等离子体辅助沉积含氦钛膜的研究

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1、等离子体辅助沉积含氦钛膜的研究摘要实验上研究He在金属中的行为时，常用}{e离子注入的方法获得含He样品，然丽常规He注入的方法存在注入损伤和He分布局域化、不均匀等问题。本文研究了薅种等离予体辅助沉积含氦钛膜的方法，一茅审跫在氦躲电子回旋共振(ECR)产生的等离子体气氛中用脉冲激光沉积(PLD)含氮钛膜，另一种是渗入氮气放电的磁控溅射沉积含氮钛膜。两种方法均是在钛膜沉积过程中进行He的引入，实现了较大量的He在膜内均匀体分布，引入的H。量可由j冗积参量调节。实验结果表明，两种方法中He引入视制均是载能He粒子注入，但在第一种方法中起主要作用的是H。离子，第二种方法中是He原子起主要

2、作用。其中第～种方法通过控制树底偏压可以实现低于阈值能量的He注入。样品的表面形貔、微结构等也进行了分拆，可以躞察到注入引起的样品表面鼓泡现缘，x射线衍射(XRD)结果表明较大量的He的引入使膜结构趋两无定形化，透射电镜(TEM)可观测到膜中的He治。StudyOilMethodsofPlasmaAidedFilmDepositionfbrHelium-ChargedTitaniumFilmsPreparingAbstractWhenresearchersstudythebehaviorofheliumatomsandhelitmabubblesinmetals，themateria

3、矗areusuallychargedwithheliumbyionimplantation，whichalwaysproducesdamageintometals，andtheheliumdistributeslocallyandunevenlyinthebodyInthiswork，twomethodsofplasmaaidedfilmdepositionforhelium-chargedtitaniumfilmspreparingwerestudied，Oneisthetitaniumfilmpulsedlaserdeposition(PLD)inallelectroncyclo

4、tronresonance(ECR)heliumplasma,andtheotherisheliumincorporatedmegnetronsputteringdepositionoftitaniumfilm．Bothintroducedheliumintoduringfilmpreparing，andtheamountintroducedincarlbeadjustedbyvaryingthefilmdepositionparameters．Analysisresultsshowthatthemechanismforheliumintroducinginbothcasesisen

5、ergeticheliumspeciesimplantation，withheliumionsdominatinginthefirstmethodandheliumatomsplayingtheroleintheother．Onecanrealizetheheliumionssubthresholdimplantationwiththefirstmethodbychoosingsmtablesubstratebiasvoltage。Thesamplescharacteristics，suchassurfacemorphologyandmicro-structurewerestudie

6、dalso，Thesurfaceblisteringcausedbyheliumimplantationhasbeenobserved．XRDresultsindicatethatfilmswithlargequantityheliumintroducedinthiswaytendt0beamorphous．AndtheheliumbubbleswereobservedwithTEMtechnique．第一章一；f言第一章引言在核能技术许多领域使用的金属材料中普遍存在着氦的产生及其引起的脆化问题，如裂变堆、聚变堆内部核反应产生的中子与结构材料的(n，c【)反应会在材料中产生氦；聚变堆

7、的第一壁材料表面受氘、氚等离子体中聚变产物粒子的轰击而造成氦的积累；储存氚的金属容器中由于氚的高渗透性和衰变造成容器壁中高浓度氦．3的积累：高通量散裂中子源中高能中子与靶、包壳、窗材料的(n，Ⅱ)反应会在这些材料中产生高浓度的氦；以及中子管中氚靶由于氚衰变在靶内产生氦．3积累；等等【11。材料分析表明，氦在金属中产生、迁移、扩散，达到一定浓度时会在材料的基体、位错、晶界、相界处形成纳米尺寸的析出相一氦泡。氮泡生长，继而发生氦释放。氦泡的形成会导致材料的延伸