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筒形高功率脉冲磁控溅射源的开发与放电特性

物理学报 2016年第18期65卷 289-297页

作者：肖舒吴忠振崔岁寒刘亮亮郑博聪林海傅劲裕田修波潘锋朱剑豪北京大学深圳研究生院新材料学院深圳518055 香港城市大学物理与材料科学系香港999077

高功率脉冲磁控溅射以较高的溅射材料离化率及其所带来的高致密度、高结合力和高综合性能成为物理气相沉积领域的新宠,然而其沉积速率低、放电不稳定、溅射材料离化率不一等缺点阻碍了其在工业界的推广和应用.针对高功率脉冲磁控溅射技... 详细信息

高功率脉冲磁控溅射以较高的溅射材料离化率及其所带来的高致密度、高结合力和高综合性能成为物理气相沉积领域的新宠,然而其沉积速率低、放电不稳定、溅射材料离化率不一等缺点阻碍了其在工业界的推广和应用.针对高功率脉冲磁控溅射技术固有的缺陷,我们从靶源出发,设计了一种筒形溅射源,将放电限制在筒形溅射源内部,放电不稳定喷溅出的"金属液滴"和溅射出来但并未离化的溅射材料无法被负电位的引出栅引出而影响薄膜沉积,只有离化的溅射材料可以引出并沉积形成薄膜,而电子将在筒形溅射源内部反复振荡,和未离化的溅射原子剧烈碰撞,带动进一步离化.本文通过磁场和放电的模拟发现筒形溅射源内部电子、离子呈花瓣状分布,8条磁铁均匀分布的结构具有最优的靶材利用率.据此开发的筒形溅射源可在高功率脉冲磁控溅射条件下正常放电,其放电靶电流随靶电压变化呈现出高功率脉冲磁控溅射典型的伏安特性特征,复合电流施加后,有明显的预离化作用.溅射"跑道"面积占靶材表面的60%以上,筒形溅射源中心的离子电流波形与靶电流波形类似,但相对靶电流延迟约40μs,数值约为靶电流的1/10.结果证明,筒形溅射源可有效地应用到高功率脉冲磁控溅射放电中,并成为促进其推广和应用的一种新路径.

关键词：高功率脉冲磁控溅射筒形溅射源模拟仿真放电特性

钛基体晶粒细化对阳极氧化TiO_2纳米管阵列层的影响

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集成技术 2018年第1期7卷 34-42页

作者：胡楠傅劲裕深圳市中科摩方科技有限公司深圳518114 中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055

为更加精确地控制阳极氧化制备二氧化钛纳米管(Titanium Dioxide Nanotubes,TNT)阵列层的尺寸,采用高压扭转加工(10转),使粗晶粒钛(13μm)转变为超细晶粒钛(135 nm),再采用两步阳极氧化法(30 V直流电,时间16 h、6 h)在两种钛试样上制备... 详细信息

为更加精确地控制阳极氧化制备二氧化钛纳米管(Titanium Dioxide Nanotubes,TNT)阵列层的尺寸,采用高压扭转加工(10转),使粗晶粒钛(13μm)转变为超细晶粒钛(135 nm),再采用两步阳极氧化法(30 V直流电,时间16 h、6 h)在两种钛试样上制备二氧化钛纳米管阵列层。金相、透射电镜、扫描电镜观察和接触角测试结果表明,高压扭转加工造成的晶粒细化使TNT阵列层更厚、管径更均匀,也改变了TNT阵列层的形貌,使接触角增大。该实验还探讨了两步氧化法提高TNT阵列层质量和晶粒细化影响TNT阵列层结构和润湿性的机理。

关键词：阳极氧化二氧化钛纳米管阵列高压扭转超细晶钛

初中数学教学中几何模型的建立、应用与强化——以人教版数学八年级下册“三角形中位线定理”一课为例

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广西教育 2024年第13期 72-76,99页

作者：宋阳蒙裕劲南宁市天桃实验学校南宁市第十四中学

初中数学“图形与几何”领域学习内容,重点培养学生从条件到结论的思维方式和推理方法,使学生经由严谨的推理过程形成综合运用“图形与几何”领域知识与方法解决初中数学问题和相关生活实际问题的能力。在教学实践中,教师可以从课前准... 详细信息

初中数学“图形与几何”领域学习内容,重点培养学生从条件到结论的思维方式和推理方法,使学生经由严谨的推理过程形成综合运用“图形与几何”领域知识与方法解决初中数学问题和相关生活实际问题的能力。在教学实践中,教师可以从课前准备阶段的学情分析与教学思考入手,明确课堂教学目标和基本教学方法;课堂上通过带领学生分析前期所学知识提炼“图形与几何”领域的研究路径,基于几何模型的建立、应用与强化稳步推进教学,让学生经历猜想、验证、独立思考、小组合作学习等多样化的学习过程,从中培养模型观念,发展数学建模思维。

关键词：初中数学几何模型三角形中位线定理平行四边形逆命题

等离子体注入/沉积（PⅢ＆D）对材料表面改性的研究进展

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等离子体注入/沉积（PⅢ＆D）对材料表面改性的研究进展

Surface Properties of AZ31B Magnesium Alloy by Oxygen Plasma Immersion Ion Implantation

2004年中国材料研讨会

作者：傅劲裕朱剑豪香港城市大学物理与材料科学系等离子体实验室香港城市大学物理与材料科学系等离子体实验室

＜正＞等离子体注入/沉积（PIII＆D）,由于其具有高的效率与大面积改性等优点,在材料表面改性和薄膜的制备方面有广泛的应用,已发展成为一种非常有效的技术。本文介绍了等离子体注入/沉积（PIII＆D）技术在以上几方面的研究进展及其应...

＜正＞等离子体注入/沉积（PIII＆D）,由于其具有高的效率与大面积改性等优点,在材料表面改性和薄膜的制备方面有广泛的应用,已发展成为一种非常有效的技术。本文介绍了等离子体注入/沉积（PIII＆D）技术在以上几方面的研究进展及其应用前景,并对Ti基、Si基以及聚合物材料的表面注入改性等研究工作进行了报道。经过等离子体注入/沉积（PIII＆D）处理,上述材料均显示出良好的生物兼容性、高的表

关键词：

来源： cnki会议评论

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Plasma Science and Technology 2009年第1期11卷 33-37页

作者：韦春贝巩春志田修波杨士勤傅劲裕朱剑豪 State Key Laboratory of Advanced Welding Production & Technology School of Materials Science & EngineeringHarbin Institute of Technology Department of Physics & Materials Science City University of Hong Kong Tat Chee Avenue Department of Physics & Materials Science City University of Hong KongTat Chee Avenue

Oxygen plasma immersion ion implantation （PIII） has been conducted on AZ31B magnesium alloy using different bias voltages. The modified layer is mainly composed of MgO and some MgAl2O4. Results form Rutherford backscattering spectrometry （RBS） and X-ray photoelectron spectroscopy （XPS） indicate that the bias voltage has a significant impact on the structure of the films. The oxygen implant fluences and the thickness of the implanted layer increase with higher bias voltages. A high bias voltage such as 60 kV leads to an unexpected increments in the oxygen-rich layer＇s thickness compared to those of the samples implanted at 20 kV and 40 kV. The hardness is hardly enhanced by oxygen PIII. The corrosion resistance of magnesium alloy may be improved by a proper implantation voltage.

关键词： magnesium alloy oxygen plasma implantation structure hardness corrosion resistance

Origin of Initial Current Peak in High Power Impulse Magnetron Sputtering and Verification by Non-Sputtering Discharge

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Chinese Physics Letters 2016年第7期33卷 110-112页

作者：吴忠振肖舒崔岁寒傅劲裕田修波朱剑豪潘锋 School of Advanced Materials Peking University Shenzhen Graduate School Department of Physics and Materials Science City University of Hong Kong State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining Harbin Institute of Technology

A non-sputtering discharge is utilized to verify the effect of replacement of gas ions by metallic ions and consequent decrease in the secondary electron emission coefficient in the discharge current curves in high-power impulse magnetron sputtering （HiPIMS）. In the non-sputtering discharge involving hydrogen, replacement of ions is avoided while the rarefaction still contributes. The initial peak and ensuing decay disappear and all the discharge current curves show a similar feature as the HiPIMS discharge of materials with low sputtering yields such as carbon. The results demonstrate the key effect of ion replacement during sputtering.

关键词： of in Origin of Initial Current Peak in High Power Impulse Magnetron Sputtering and Verification by Non-Sputtering Discharge is by

外扩型电磁场控制筒形阴极内等离子体放电输运特性的仿真研究

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物理学报 2019年第19期68卷 172-183页

作者：崔岁寒吴忠振肖舒陈磊李体军刘亮亮傅劲裕田修波朱剑豪谭文长北京大学深圳研究生院新材料学院深圳518055 香港城市大学物理与材料科学系香港999077

筒形阴极由于具有向内放电的特性,可改善高功率脉冲磁控溅射技术放电不稳定、溅射材料离化率差异大等缺陷.然而其产生的等离子体仅能依靠浓度差扩散的方式向基体运动,沉积速率并没有明显改善,尤其是在远离阴极区域.使用外扩型磁场对离... 详细信息

筒形阴极由于具有向内放电的特性,可改善高功率脉冲磁控溅射技术放电不稳定、溅射材料离化率差异大等缺陷.然而其产生的等离子体仅能依靠浓度差扩散的方式向基体运动,沉积速率并没有明显改善,尤其是在远离阴极区域.使用外扩型磁场对离子运动进行引导,可实现等离子体的聚焦和远距离输运,从而减少离子损失,提高沉积效率.本文从模拟和实验的角度对磁场的布局与设置进行研究,并获得不同磁场条件下的等离子体空间和时间输运特性及其对薄膜沉积的影响.结果表明电磁场的引入不仅可以大幅提高筒形阴极内等离子体的引出效率,实现不同程度的引出或聚焦,而且对等离子体放电也产生明显的增强或减弱,可根据不同的需求或材料进行精确调控.通过控制磁场,可获得较强的 HiPIMS 放电和较高的沉积速率,实验结果与仿真预测相符合.该工作完善了 HiPIMS 沉积技术在沉积效率上的不足,拓宽了筒形阴极的溅射工艺窗口和适用范围,有助于 HiPIMS 更进一步的推广与应用.

关键词：高功率脉冲磁控溅射筒形阴极电磁场沉积效率

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筒内高功率脉冲磁控放电的电磁控制与优化

物理学报 2017年第9期66卷 252-259页

作者：崔岁寒吴忠振肖舒刘亮亮郑博聪林海傅劲裕田修波朱剑豪谭文长潘锋北京大学深圳研究生院新材料学院深圳518055 香港城市大学物理与材料科学系香港999077

高功率脉冲磁控溅射(Hi PIMS)技术被提出以来就受到广泛关注,其较高的溅射材料离化率结合适当的电磁控制,可产生高致密度、高结合力和高综合性能的涂层,但其沉积速率低、放电不稳定、溅射材料离化率差异较大.我们设计了一种筒形溅射源,... 详细信息

高功率脉冲磁控溅射(Hi PIMS)技术被提出以来就受到广泛关注,其较高的溅射材料离化率结合适当的电磁控制,可产生高致密度、高结合力和高综合性能的涂层,但其沉积速率低、放电不稳定、溅射材料离化率差异较大.我们设计了一种筒形溅射源,通过对结构的设计优化,利用类空心阴极放电效应,使问题得到解决.然而其靶面切向磁场不均匀,电子逃逸严重,进而造成等离子体密度偏低,且放电不均匀.本文通过对其放电和等离子体分布进行仿真,提出电场阻挡和磁铁补偿两种方案,研究了不同电场控制条件下的放电行为和等离子体分布.结果表明:增加电子阻挡屏极可以生成势阱,从而有效抑制电子从边缘的逸出;优化后的磁铁补偿可以显著提高靶面横向磁场的均匀性及靶面利用率.两种方案同时作用时,Hi PIMS放电刻蚀环面积更大、且更加均匀.

关键词：高功率脉冲磁控溅射筒内放电电子阻挡屏极磁场补偿

筒形溅射阴极的磁场优化及其高功率放电特性研究

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物理学报 2021年第4期70卷 278-288页

作者：李体军崔岁寒刘亮亮李晓渊吴忠灿马正永傅劲裕田修波朱剑豪吴忠振北京大学深圳研究生院新材料学院深圳518055 香港城市大学物理与材料科学系香港999077

基于高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术开发的筒形溅射阴极,配合电磁系统可有效地提升等离子体的输运效率.然而电磁系统的引入反作用于筒内放电特性,从而使靶面放电面积和放电强度无法同时维持.鉴于此,本文通过调整磁场布局,研究了靶面切... 详细信息

基于高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术开发的筒形溅射阴极,配合电磁系统可有效地提升等离子体的输运效率.然而电磁系统的引入反作用于筒内放电特性,从而使靶面放电面积和放电强度无法同时维持.鉴于此,本文通过调整磁场布局,研究了靶面切向(横向)磁场和法向(纵向)磁场对靶面放电的作用规律,优化后靶面切向磁场分布更加均匀,磁场强度高于40 mT的靶面区域占比由51%增至67%,同时法向峰值强度外移,强度由73 mT增至96 mT.采用Ar/Cr体系放电发现:相同工艺条件下,优化后的溅射阴极辉光变亮,靶电流增大,放电面积变宽,放电特性得到显著提升.利用等离子体整体模型仿真和发射光谱仪检测发现优化后离子电流和光谱强度得到明显提升,Cr粒子密度提高一倍,增至2.6×10^20 m^–3,且离化率上升至92.1%,同时输出离子通量提高近一倍,实现了靶面放电与离子输出的双促进.

关键词：高功率脉冲磁控溅射磁电协同增强放电输出效率