《離子束輔助沉積塗層導體緩衝層的取向競爭機制研究》是依託北京理工大學，由王志擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：離子束輔助沉積塗層導體緩衝層的取向競爭機制研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：王志
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在製備塗層導體緩衝層的各種工藝中，離子束輔助沉積（IBAD）技術具有獨特的優勢；研究IBAD過程中雙軸織構的形成機制，具有重要的科學意義。本項目擬在前期研究的基礎上，以釔穩定的氧化鋯（YSZ）和MgO緩衝層為研究對象，從一個全新的角度（對取向競爭的研究）確立IBAD薄膜雙軸織構的形成機制。主要內容包括：研究（011）和（001）取向隨工藝參數的變化而彼此消長的過程，闡明影響取向選擇的各種因素及其物理原因；通過研究不同生長階段的YSZ薄膜，研究取向競爭的詳細過程；通過與YSZ薄膜的對比，研究MgO薄膜中雙軸織構能夠快速形成的物理原因；綜合實驗結果，在分子水平上確定取向競爭和輔助離子束誘導雙軸織構形成的微觀機制，並用分子動力學的方法進行模擬。本項目的實施有助於加深對離子束沉積薄膜的微觀過程的認識、豐富薄膜生長動力學的內容，對塗層導體緩衝層的製備，乃至對離子束材料改性技術都有重要的指導意義。
結題摘要
本項目基本上按照原研究計畫和進度執行。研究了輔助離子束流和濺射離子束流對釔穩定氧化鋯（YSZ）薄膜結構和取向的影響，用離子束的各向異性破壞作用和選擇性濺射模型結果進行了解釋。對在YSZ薄膜中前期發現的取向競爭進行了更為細緻的研究，特別是研究了離子束輔助傾斜襯底沉積的IBAD薄膜，發現45º傾斜沉積的樣品中，觀察到兩種面內取向並存的情況。我們分析了YSZ納米晶平均晶粒尺寸與離子束能量、離子種類等參數的關係，並用熱力學形核理論進行了分析和解釋。我們對AFM表征襯底和過渡層表面粗糙度的方法的有效性和穩定性進行了討論，並用分形幾何分析了表面粗糙度與測量尺度的關係。在玻璃襯底上製備了IBAD-MgO薄膜，並研究了靶材種類、輔助離子束流和能量大小、沉積時間等多種生長參數對薄膜的取向以及表面形貌的影響，我們發現，使用MgO靶材製備的樣品多出現（220）與（111）取向之間的競爭；而使用Mg靶材製備的樣品則多出現（111）與（200）取向之間的競爭；還發現輔助離子束能量和通量的提高都有利於改善薄膜的表面形貌。在本項目的支持下，發表SCI論文8篇。
