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1、用AES研究铝薄膜与基体金属铀之间的界面反应第39卷增刊2005年7月原子能科学技术AtomicEnergyScienceandTechnologyVo1.39,Supp1.July2005用AES研究铝薄膜与基体金属铀之间的界面反应周韦,刘柯钊,杨江荣,肖红,蒋春丽,陆雷(中国212程物理研究院,四川I绵阳621907)摘要:在俄歇电子能谱(AES)仪超高真空分析室中利用氩离子溅射沉积方法将Al沉积在U基体上.对不同Al沉积量的铀表面实时采集AES和低能电子损失谱(EELS),以研究沉积Al原子与U表面原子间的相互作用
2、以及Al膜的生长过程.将实验样品进行退火处理后进行深度剖析.研究结果表明:Al沉积在U基体上是以岛状方式生长的;室温下,沉积Al原子与U表面原子间存在界面作用,两者在界面处相互扩散形成了合金相.退火促使界面扩散速率增大,界面结合力增强,并有可能形成化合物UAl.关键词:铀;铝薄膜;界面;俄歇电子能谱中图分类号:0657.62文献标识码:A文章编号:1000—6931(2005)SO一015卜O5AugerElectronSpectroscopyStudyonInteractionBetweenAluminumThinLa
3、yersandUraniumSubstrateZHOUWei,LIUKe—zhao,YANGJiang—rong,XIAOHong,JIANGChun—li,LULei(ChinaAcademyofEngineeringPhysics,Mianyang621907,China)Abstract:Aluminumthinlayersonuraniumwerepreparedbysputterdepositionatroomtemperatureinultrahighvacuumanalysischamber.Interac
4、tionbetweenUandA1,andgrowthmodewereinvestigatedbyAugerelectronspectroscopy(AES)andelectronenergylossspectroscopy(EELS).ItisshownthatA1thinfilmgrowthfollowsthevolmer—weber(VW)mode.Atroomtemperature,A1andUinteractwitheachother,resultingininterdiffusionactionandform
5、ationofU—A1alloysatU/A1interface.AnnealingpromotesinteractionandinterdiffusionbetweenUandA1,andUA1maybeformedatinterface.Keywords:uranium;aluminumthinfilm;interface;Augerelectronspectroscopy金属铀具有很强的化学活性,在大气中极易发生氧化反应而产生严重的腐蚀行为.离子镀铝是防止铀腐蚀的重要方法,可获得较好的抗腐蚀效果.在同质或异质材料接
6、触形成界收稿日期:2005—01—05;修回日期:2005—04—12作者简介:周韦(198O一),女,湖北钟祥人,硕士研究生,材料科学与工程专业152原子能科学技术第39卷面的过程中,两种材料原子问的扩散和反应直接影响到材料的结构和性质.因此,研究铝薄膜与铀基底之间的界面反应对提高薄膜性能有着重要的作用.近年来,对于金属铀与铝薄膜之间的界面反应,国内外报道很少.T.Gouder等利用X射线光电子能谱(XPS),俄歇电子能谱(AES)和紫外光电子谱(UPS)研究了铝基底上铀薄膜的生长模型,铝/铀界面处二元合金,金属问化合
7、物的形成和电子状态的变化,退火诱发的表面重排以及铀元素扩散到基材的行为等.吕学超等研究了界面反应对铀上铝薄膜耐大气腐蚀的影响,表明界面处原子的扩散和新相的生成可阻挡O,OH向铀基体内部扩散,提高了铝薄膜的抗大气腐蚀性能.本实验主要利用俄歇电子能谱(AES)仪超高真空室内的Ar枪溅射铝靶,使Al沉积在铀基底上.利用电子枪分析沉积过程中两种元素俄歇特征峰和能量损失峰的变化,研究室温下铝薄膜的生长模式和铀/铝界面反应,并在真空退火处理以后进行深度剖析.1实验1.1室温下铝薄膜沉积过程中AES和EELS采集本实验选用金属铀作为基
8、底材料,尺寸为49mm×5mm.试样经机械抛光,制得宏观无机械划痕表面.选用铝箔作为靶材,用以制备铝薄膜.将两者用酒精清洗干净自然干燥后送人PHI一650型AES分析仪的主真空室中,本底真空度为1.2×10Pa.利用Ar离子枪将铀基底和铝靶表面氧化层溅射干净后,溅射铝靶使其沉积在铀基底表面,在沉积过程中实时采集AES
