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真空科学与技术学报

真空科学与技术学报

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《真空科学与技术学报》是中国真空学会主办，中国科学技术协会审定的国家级自然科学技术刊物。月刊，国内外公开发行。《真空科学与技术学报》创刊于1981年，是全国中文核心期刊。《真空科学与技术学报》长期被CA和SA等国际著名检索系统收录，已全文上网。 在国内，本学报被北京大学图书馆、北京高校图书馆期刊工作研究会共同确定为中文核心期刊；中国科学院文献情报中心、中国社会科学院文献信息中心、中国学术期刊（光盘版），电子杂志社和北京大学图书馆共同确定为《中国科学引文数据库》和《中国学术期刊综合评价数据库》来源期刊，《中国学术期刊（光盘版）》全文收录。 《真空科学与技术学报》报道的主要内容：真空科学与技术、薄膜物理与工艺、表面与界面物理、应用表面科学、物理电子学、电子材料及处理、纳米科学与技术、电真空技术、核真空技术及真空冶金等。
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  • 创刊时间：
  • 国内刊号/CN：11-5177/TB
    国际刊号/ISSN：1672-7126
  • 发行周期：月刊
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  • 主管单位：中国真空学会
    主办单位：中国科学技术协会
真空科学与技术学报-联系信息
  • 主编：刘明
  • 电话：010-62704910;62704824
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真空科学与技术学报 >2024年第11期
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共4384条结果
  • 摘要：容性耦合等离子体射频放电广泛应用于IC制造中的薄膜沉积、刻蚀工艺中,等离子体中的电子密度和平均电子温度直接影响离化及激发反应速率,其在放电腔室中径向分布的均匀性严重影响刻蚀和薄膜沉积的均匀性。以某12寸腔体为研究对象,采用Comsol软件仿真研究了功率电极电压、腔室气压和极板间距对等离子体的电子密度和平均电子温度的影响规律。仿真研究发现:在研究的气压、电压、极板间距范围内,电子密度和平均电子温度随电压的增加而增加,其均匀性随电压的增加而变差;电子密度随气压的增加而增加,平均电子温度随气压的增加而降低,电子密度的均匀性随气压的增加而改善,电子温度的均匀性随气压的增加先变差再变好;电子密度随极板间距的增加而增加,平均电子温度随极板的增加而降低,电子密度和平均电子温度的均匀性随极板间距的增加而变好。研究结果对指导等离子体参与的IC工艺腔室结构设计及工艺控制具有重要意义。
  • 摘要：航空、航天、核能等高尖端技术迫切要求使用耐高温、耐磨、低摩擦的固体润滑涂层以保护金属零部件的表面,增加发动机、推进器等航空、航天等领域关键零部件的工作效率、输出功率和使用寿命。上世纪80年代国际摩擦学界根据工业和国防的需要将高温润滑涂层和耐磨材料定为摩擦学学科发展的重要研究方向之一。本文综述了近年来国内外高温工况条件下类金刚石碳膜的摩擦学性能研究成果,总结了类金刚石碳膜在高温环境下的摩擦学性能及其影响因素规律,阐述了类金刚石碳膜高温摩擦学行为的分析方法,提出了类金刚石碳膜高温摩擦学性能研究中存在的问题和未来发展的研究方向。
  • 摘要：光刻胶的大面积灰化是TFT工艺的核心工艺之一,本文研究了在增强型电容耦合射频放电模式下,SF6比例对光刻胶灰化率的影响,并建立表面反应模型对此进行解释。研究表明,纯O2气体中加入少量SF6,能够有效提高等离子中氧原子浓度和活化光刻胶的生成量,增大光刻胶灰化率。当SF6比例过高时,氟原子与氧原子形成化学吸附位竞争将导致光刻胶灰化率降低,而粒子间碰撞的加剧与溅射产率的下降使这一趋势愈加明显。
  • 摘要：采用分子动力学方法,研究了正二十六烷烃体系和正二十六烷烃填充碳纳米管(CNTs)复合体系的微观结构和扩散性质。研究表明:两种体系的有序性均随着温度的升高而逐渐降低,液态时的有序性均低于固态。正二十六烷烃分子在CNTs管内与在自由态下杂乱无章的结构相比,正二十六烷烃分子在CNTs管内呈有序的环状分布,且管内烷烃分子的有序度高于自由态,自扩散系数也高于自由态。烷烃分子进入CNTs管内后,其熔化温度比自由态的低4.1℃,与实验结果一致。高有序性和CNTs对烷烃分子的限制作用是导致CNTs管内填充有机相变材料相变温度降低的重要原因。
  • 摘要：随着CMOS集成电路技术节点缩减到45 nm及以下,高K金属栅(HK/MG)的后栅集成工艺已逐渐成为先进集成电路制造中的主流技术。其中金属栅(假栅)集成结构的平坦化是实现后栅集成的关键技术之一。本文通过特色开发的SOG两步等离子体回刻结合O2原位处理技术,克服了常规反应离子刻蚀中由于聚合物分布不均对刻蚀速度带来的不利影响,实现了隔离绝缘层低达4.19%(边缘去除5 mm)的片内非均匀性。不同稀疏与密集线阵列的亚微米CMOS后栅结构表明良好的平坦化效果并且避免了类似CMP(Chemical Mechanical Polish)工艺中常出现的"碟形效应"问题。所研制成功的无CMP后栅平坦化工艺为制备纳米级高K金属栅CMOS后栅器件打下了重要基础。
  • 摘要：利用多靶磁控溅射系统制备了一系列坡莫合金薄膜样品Ta(4 nm)/ZnO(t)/Ni81Fe19(20 nm)/ZnO(t)/Ta(3nm),研究了ZnO插层厚度、基片温度对坡莫合金薄膜各向异性磁电阻(AMR)和微结构的影响。利用四探针法测量薄膜样品的AMR值,利用X射线衍射仪分析样品的微结构。结果表明:由于ZnO插层的"镜面反射"作用,选择适当厚度的ZnO插层能够大幅度提高坡莫合金薄膜AMR值,对于厚度为20 nm的Ni81Fe19薄膜,在基片温度为400℃时,通过插入2 nm厚的ZnO插层使得AMR值较不加插层提高了11%。
  • 摘要：及时抽除进入内真空室的中性粒子,达到等离子放电所需的真空度,对于维持中国聚变工程实验堆(CFETR)的稳定运行至关重要。本文针对CFETR内真空室粒子负载和抽气性能要求,设计了一种实验堆专用4. 5 K大抽速低温冷凝泵。通过计算冷凝泵在偏滤器开口处的有效抽速,确定了冷凝面积。通过对低温板和热屏蔽罩稳态运行时的热负荷计算,模拟了低温板表面的温度场分布,验证了所设计冷凝泵的可行性。最后根据内真空室的抽气特性,确立了低温冷凝泵机组的总体布局和运行方案。4.5 K大抽速低温冷凝泵的设计为后续实验堆的研发设计提供了理论依据和技术支持。
  • 摘要：研究了高功率激光系统主要非金属材料硅橡胶的放气特性,采用静态定容升压法测量了硅橡胶和80℃4 h热真空预处理后硅橡胶的放气率,利用四极质谱计检测和定性分析了热真空预处理前、后硅橡胶放出气体的成分;结果表明,热真空预处理前、后硅橡胶的放气率分别为2.69×10^(-7)和6.47×10^(-8)Pam^3/s·cm^2,在真空环境下均释放了可凝挥发物;研究表明,80℃4h热真空预处理后硅橡胶的放气率和可凝挥发物释放量降低至未经热真空预处理的硅橡胶的1/4,且放气率低于1×10^(-7)Pam^3/s·cm^2,适合作为高功率激光系统的非金属材料。本文还讨论了降低高功率激光系统硅橡胶放气率和可凝挥发物释放量的方法。
  • 摘要：采用射频磁控溅射技术在玻璃上制备In x S y缓冲层,溅射功率范围从30 W到100 W。通过能量色散X射线光谱仪、扫描电子显微镜和紫外分光光度计分别检测在不同溅射功率条件下制备的In x S y薄膜表面形貌、元素组成和光学特性。结果表明随着功率的增加,In x S y薄膜晶粒尺寸增加,硫元素含量比率增加并趋于平缓,光学禁带宽度先增加后减小。溅射功率为80 W时禁带宽度最大为2.75 eV,适合高效率In x S y/CIGS太阳能电池。
  • 摘要：热键合技术常用于制备纳米通道,但其需要高温高压的工艺条件,因此难以获得大面积和尺寸可控的纳米通道。本文提出一种利用热键合技术制作尺寸可控的SU-8胶纳米通道的方法,该方法利用UV胶带在紫外曝光前后粘附力变化的特点,通过模板浇注获得SU-8胶的图形结构层,并将其转移到UV胶带上,其柔性保证了图形结构层与Si基底上封装胶层的大面积紧密贴合,然后键合完成纳米通道制作。本文分析了界面间粘附能的大小对图形转移和键合过程的影响,并通过改变封装胶层的厚度,获得了不同尺寸的纳米通道,建立起胶层厚度和纳米通道尺寸精确的线性关系。利用有限元模拟SU-8胶填充形成通道的机理,分析了毛细力在键合填充过程中的作用。
  • 摘要：研究了真空蒸馏法脱除银锌铜的理论和实验的可行性。利用真空电阻炉,以质量分数为93.98%的粗金为原料,进行真空蒸馏实验,研究了蒸馏温度,蒸馏时间对金直收率及银锌铜的脱除率的影响。实验结果表明:在真空炉压强为10~30 Pa,蒸馏温度为1773 K,蒸馏时间为60 min的条件下,银的脱除率达到99%以上,锌的脱除率接近100%,残留物金中的铜含量低于2%,一次真空蒸馏残留物中金的直收率大于80%,此工艺为真空蒸馏分离粗金中银锌铜提供的新方法,并使银得到有效的富集,对粗金采用真空蒸馏法脱除银锌铜具有指导意义。
  • 摘要：对低压环境下闪蒸喷雾冷却不同润湿性表面的实验现象和换热特性开展研究,结果显示:喷雾至亲水表面和光滑铜表面的汽化过程分为四个阶段,即液膜形成阶段、液膜剧烈汽化阶段、固定液膜接触线的汽化阶段和液膜界面收缩阶段。进而研究了表面润湿性、环境压力、工质温度对两种表面温度变化的影响。结果表明,表面温度随时间都呈下降的趋势;亲水表面润湿性较好,喷雾阶段表面温度下降较快;环境压力越低,液体汽化越剧烈,表面的最终平衡温度也越低,但在喷雾阶段存在最佳环境压力使冷却效果最好,本文实验条件下,最佳环境压力为1.9 kPa;工质初始温度对表面最终温度影响很小。
  • 摘要：采用单辊快淬法制备了(Fe50Ni50)77.5Cr0.5Si11B11合金薄带,测试了淬态薄带样品的微结构、静磁性能、磁导率和磁阻抗。研究结果表明,未经热处理的淬态(Fe50Ni50)77.5Cr0.5Si11B11合金薄带便具有良好的软磁性能和显著的巨磁阻抗效应,在7MHz频率下,纵向最大阻抗比达到31%。同时分析了几个典型频率下的纵向磁阻抗比、电阻比、电抗比和有效磁导率比随外磁场的变化行为,发现薄带样品的电抗比和有效磁导率比之间存在密切联系。由于内部结构的不均匀性,使得样品的横向各向异性场随驱动电流频率增大向高场方向移动。
  • 摘要：为了探究百合干燥新工艺,提高百合干品质,缩短干燥周期,本文试用真空旋蒸技术进行干燥脱水的试验研究。试验研究了真空干燥温度(55、60、65、70和75℃)、干燥真空度(0.06、0.07、0.08和0.09 MPa)和干燥转速(0、60、120和180 r/min)对百合干燥特性和品质的影响,以维生素C含量、复水比和色泽(L~*、a~*、b~*和E~*)作为品质指标。同时,采用Box-Behnken试验设计构建二次多项式回归方程模型以及百合真空旋蒸干燥较优工艺条件。单因素试验中真空干燥温度、干燥真空度和干燥转速对百合真空干燥特性均有极显著影响(p干燥转速。百合真空旋蒸干燥最佳工艺参数为干燥温度70℃,干燥真空度0.08 MPa,干燥转速80 r/min,所需时间5.5 h,测得维生素C含量13.98 mg/100 g,复水比2.01,色泽ΔE~*值9.26。试验表明真空旋蒸干燥工艺后,百合片品质优秀,较热风干燥和真空冷冻干燥干燥时间大大缩短,研究结果可为真空旋蒸干燥技术在百合干燥工业生产中的应用提供借鉴。
  • 摘要：红荧烯(rubrene)即5,6,11,12-四苯基并四苯,是一种重要的小分子有机半导体材料,可以用以制备红荧烯有机场效应管和太阳能光伏器件。本文首先对传统的热蒸发真空系统进行改造,使之能蒸镀有机薄膜。在一定的蒸发温度下,经过不同蒸镀时间蒸镀红荧烯薄膜,蒸镀时间分别为5,6,7,8 h,获得了具有多晶结构的红荧烯薄膜,并对其形貌进行了分析。结果表明非晶结构的红荧烯薄膜首先在硅衬底上生长,非晶红荧烯薄膜生长至一定厚度后,多晶结构的红荧烯从其中形成。
  • 摘要：有效降低溅射沉积影响是离子推力器地面寿命试验需要解决的关键技术问题。本文建立了真空舱壁上溅射物沉积到离子推力器表面的计算模型。结合LIPS-200推力器束流特性和石墨材料内衬,应用该模型分别计算和分析了平面靶圆柱型、平面靶圆锥台型、球面靶圆柱型、凸锥靶圆柱型、凹锥靶圆柱型五种真空舱几何形状与尺寸对离子推力器背溅射沉积的影响关系规律,得到了对具体设计LIPS-200推力器寿命试验真空舱具有指导作用的重要结论。
  • 摘要：选择激光熔覆技术在GH586镍基高温合金表面上制得了不同Hf含量的CoCrAlYSiHf涂层,并对涂层微观组织形态与涂层耐高温性能进行实验测试分析。研究结果表明:采用激光熔覆方法得到的涂层表面上形成了许多网状组织,在未添加Hf涂层的晶界部位产生了许多孔隙结构;在Hf含量0.1和0.3涂层内形成了更多的孔隙,同时沿晶区域产生了众多显微裂纹。在涂层的表面形成了许多具有致密结构的Cr2O3膜。涂层经过100h高温氧化处理依然由致密Cr2O3膜组成。未添加Hf涂层表面生成了约6μm厚的致密氧化膜,并且沿晶界处发生了一定成对内氧化。当Hf含量0.1和0.3涂层经过100 h高温氧化之后,其表面生成了厚度约12μm的氧化膜并含有较多孔隙。
  • 摘要：为分析大气压低温等离子体射流的特性,本文建立射流器件二维轴对称模型,利用Comsol软件对层流状态下等离子体射流的连续性方程、N-S方程和对流扩散方程进行耦合求解,分析了不同气体流速、喷口直径及工作气体条件下,喷射气流在空气中的轴向(z)和径向(r)摩尔分数分布,并研究了流速、喷口直径和工作气体对射流特性的影响。模拟结果表明,在层流状态下,可以用He与空气混合的摩尔分数为0.99时的轴向传播长度去估测射流传播的长度,该长度与入射气体流速、喷口直径的平方呈线性关系,即与气体体积流量呈正比,模拟结果与文献中实验结果一致;相同条件下,He、Ne、Ar三种工作气体在轴向上的摩尔分数分布依次增大,它们与空气混合的摩尔分数为0.99时的轴向传播长度依次增加,可推测同等条件下Ar气的射流长度最长。
  • 摘要：本文采用非平衡磁控溅射沉积技术,以甲烷气体为碳源,99.99%Ti为靶材制备了TiC/DLC多层膜。利用X射线衍射仪、电子显微镜、俄歇电子能谱仪和拉曼光谱仪等对TiC/DLC多层膜的组织、结构、形态及成分进行了分析。结果表明:Ti与C结合生成TiC晶相,过渡层中TiC相呈柱状晶生长,多层膜中的TiC分层以岛状模式生长,DLC分层以层状模式生长,TiC/DLC膜层中含有金刚石成分。TiC/DLC的多层结构受沉积参数的影响,当分层的沉积时间少于1 min时,很难获得清晰的层状结构薄膜,膜中Ti的含量随Ti靶电流的增加而增加;过渡层的引入,提高了膜与基体的结合力,并且过渡层的厚度增加,TiC/DLC膜层同基体之间的结合力增强。
  • 摘要：采用分子束外延技术在Ga As缓冲层上沉积Ga液滴,探究溶蚀时间对Ga液滴形貌的影响。实验中溶蚀阶段的衬底温度为340℃,沉积6单原子层Ga液滴,在无As环境下分别溶蚀5、10和12. 5 min,待达到溶蚀时间后打开As阀,快速晶化Ga液滴。实验发现在低温、低沉积量的情况下,在溶蚀阶段Ga液滴并没有表现出在高温条件下的熟化现象而是进行一种原位的扩散。随着溶蚀时间的增加,液滴形貌逐渐由环盘结构向孔洞结构转变,内环的生长也表现出各向异性,倾向于沿[110]方向生长。随着溶蚀时间的延长内环的生长将集中于[110]方向的一边上,其高度明显高于其余三边。[110]方向上内环的高度差随溶蚀时间的增加而增加,但增速变缓。本文分析了这些现象的原因,并提出了Ga液滴在溶蚀阶段形貌演变的模型。
  • 摘要：材料放气是真空保温杯真空度保持和寿命的重要技术指标。本文利用新型基于转换气路法材料放气率测试系统,对钛合金钢、304不锈钢和银等三种真空保温杯常用材料在室温、200℃、400℃真空条件下的放气率和放气成分等特性进行了研究。结果表明,室温下三种材料的放气率由小到大依次为钛合金钢、304不锈钢和银,放气成分均主要以H2分子和H2O分子为主;在温度升高过程中,三种材料放出的H2O分子含量均会缓慢减少,但是放出的H2分子含量的变化趋势却有所不同,304不锈钢和银的H2分子含量随温度升高呈现先增大后减小的趋势,而钛合金钢中H2分子含量则快速增大。因此,在真空除气工艺中,304不锈钢和银的烘烤温度设置400℃以下即可,而钛合金钢内部H2分子含量较高,较难除去,除气工艺应高于400℃。
  • 摘要：KTX为中国科学技术大学在建的反场箍缩实验装置,在同类装置之间,其参数介于美国MST和意大利的RFX之间。KTX真空室壁厚仅为6 mm,属于非标准环形薄壳结构,其结构的稳定性分析是确定结构设计是否合理的关键因素。本文利用有限元的方法,对KTX真空室结构进行了线性和非线性屈曲分析。得到了两种情形下应力和变形加载曲线。通过对计算结果的对比和分析,验证了目前真空室结构的稳定性符合要求,并具有一定的安全裕度。
  • 摘要：为改善动态伪轮廓(DFC)及其引起的灰度级损失,提出一种基于行内运动图像干扰(MPD)极值的自适应子场编码方法。该方法通过计算一行图像内出现的DFC极大值及其位置变化判断图像运动状态,再根据图像不同运动状选择DFC极小的灰度编码。对静态图像采用无灰度级损失的全灰阶编码方式,对动态图像采用DFC极小的关键灰度级编码。该方法的运动状态判断和关键灰度级选择均基于行图像的MPD极值完成,实验结果表明:静态图像显示细节丰富完整,动态图像DFC可减轻30%。
  • 摘要：氙气充装特性计算与评估是航天器电推进系统应用的关键因素之一,通过试验及应用国内外试验数据库,建立了氙气工质全区域修正性的经典热力学状态方程、经验方程及多参数方程,比较分析了三种不同计算模型在单相区、临界区及超临界区与试验数据的偏差,新建立Helmholtz方程计算的压力密度,与试验数据比较,该模型比NIST方程有更高的精度,通过比较分析验证了计算模型的正确性与高精度,完全能满足电推进系统氙气工质充装特性数值模拟与预估的要求。
  • 摘要：采用多弧离子镀技术,使用T-iA-lZr合金靶和Cr单质靶,在WC-8%CO硬质合金基体上制备了TiAlZrCr/(Ti,Al,Zr,Cr)N多组元梯度膜。分析了梯度膜的成分、结构和微观组织,并研究了梯度膜的显微硬度和膜/基结合力。研究结果表明,该多组元梯度膜为B1-NaCl型的TiN面心立方结构;薄膜的成分是以TiAlZrCr合金为过渡层的(Ti,Al,Zr,Cr)N梯度膜;薄膜的组织致密均匀,是典型的柱状晶结构;沉积偏压为-50～-200V时,梯度膜均可获得比(Ti,Al,Zr,Cr)N单层膜更高的硬度(最高值为HV4000)和膜/基结合力(临界载荷大于200 N)。
  • 摘要：基于粒子模拟技术研究了螺旋线行波管的时域非线性理论,慢波结构中的场通过螺旋带模型求解得到,并考虑了夹持杆和屏蔽桶的影响,推导得到了注-波互作用的动理学方程;聚焦磁场可以是直流磁场也可以是周期永磁场;用泊松方程求解得到空间电荷场;注-波互作用方程用MacCormack的差分格式进行计算。给出了时域计算得到的瞬态特性,并与基于一维Christine及三维Christine理论的计算结果进行了比较。
  • 摘要：通过实验研究了TC17钛合金的喷丸处理效果,利用微弧氧化方法来达到纳米晶过渡层组织结构重构的过程。通过实验测试的方式研究不同工艺涂层微观组织,硬度以及疲劳性能。研究结果表明:形成许多火山型微孔,孔洞尺寸也存在明显差异。对合金实施喷丸处理能够获得厚度更大微弧氧化层,引起了晶粒的明显细化,得到更加致密的组织结构。经过喷丸处理后,硬度为463HV0.1,表现为硬度提高。对不同深度区域的组织硬度进行对比发现,从表面过渡到基体中的范围内硬度呈现不断减小的变化趋势。当试样表面经喷丸处理后疲劳寿命可以达到15361周次,相对处理前的试样疲劳寿命延长了15%左右。对试样表面实施喷丸处理将会导致表面组织中产生众多疲劳源并进一步迁移到基体内,疲劳源范围也持续缩小,涂层表面存在众多微孔。
  • 摘要：采用LiNbO3单晶靶材，以激光脉冲沉积方法在六方GaN（0001）基片上沉积制备c轴取向的LiNb03薄膜。利用x射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（ARM）研究了沉积温度和氧气压强对生长的薄膜的相组成、外延关系、表面形貌、晶粒大小的影响。结果显示，沉积温度500℃、氧分压20～30Pa是在GaN基片上生长C轴取向LiNbO3薄膜的最优生长条件。XRD分析表明，生长的LiNbO3薄膜具有两种晶畴结构，其外延关系分别为[1-100]（0001）LiNbO3/／[11-20]（0001）GaIN和[10-10]（0001）LiNbO3／／[-12—10]（0001）GaN。SEM和AFM对薄膜的表面形貌表征表明，在最优生长条件下沉积的薄膜表面平整，致密度好。
  • 摘要：以同轴腔高功率多注速调管为研究对象,以大信号程序KLY及PIC粒子模拟软件对其多电子注-波互作用系统开展了一维初始设计、二维等效设计及全三维模拟设计。通过采用二次谐波腔技术及参数优化,使同轴腔注-波互作用系统达到了70%以上的计算效率。与传统长漂移管方案注-波互作用系统相比,二次谐波腔方案不仅可以获得较高的注-波互作用效率,并且其系统长度可比传统方案缩短35%,有利于器件小型化。文中给出了以单通道圆柱腔代替多通道同轴腔的注-波互作用系统二维等效快速计算方法,与一维及三维计算结果的对比表明,这种方法具有较高的计算精度。
  • 摘要：随着我国航天产品的小型化、轻量化、高可靠要求的不断提高,以厚膜功率电源模块逐渐取代传统的基于印制板的电子产品,广泛应用。厚膜产品由于尺寸小、电路密集、焊盘间距小、装配密度高等特点,在装联过程中引入的微小污染物,会对厚膜电源模块水汽含量、电性能等造成恶劣影响,从而影响了长期可靠性。汽相清洗有别于传统的超声、机械清洗,具有无损伤、无残留、高效的特点。本文主要针对星载厚膜模块的汽相清洗工艺进行说明,并且对清洗效果进行评价和分析。

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