Al2O3对Ti膜离子注入表面损伤及D滞留量的影响研究
Effect of Al2O3 on Surface Damage and D Retention of Ti Film During Ion Implantation
- 分析测试学报 2024年43卷第10期 页码：1664-1668
- 作者机构：
1.中国科学技术大学研究生院 科学岛分院，安徽 合肥 230026
2.中国科学院 合肥物质科学研究院，安徽 合肥 230031
3.山东大学 能源与动力工程学院，山东 济南 250061
4.中科石金（安徽）中子技术有限公司，安徽 合肥 230031
5.中子科学国际研究院，山东 青岛 266199
6.山东省中子科学技术重点实验室，山东 青岛 266199
- 作者简介：
梁参军，博士，副研究员，研究方向：中子管、中子发生器及其应用研究，E-mail：canjun.liang@fds.org.cn
- 基金信息：国家重点研发计划(2023YFF0717000);泰山产业创新领军人才项目(tscx202408142)
DOI：10.12452/j.fxcsxb.240905375
中图分类号： O571.5;O614.41收稿：2024-09-05，
修回：2024-09-24，
纸质出版：2024-10-15
- 稿件说明：
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胡江钰,范宇,梁参军,郝丽娟,刘朝伟,宋勇.Al2O3对Ti膜离子注入表面损伤及D滞留量的影响研究[J].分析测试学报,2024,43(10):1664-1668.
HU Jiang-yu,FAN Yu,LIANG Can-jun,HAO Li-juan,LIU Chao-wei,SONG Yong.Effect of Al2O3 on Surface Damage and D Retention of Ti Film During Ion Implantation[J].Journal of Instrumental Analysis,2024,43(10):1664-1668.
胡江钰,范宇,梁参军,郝丽娟,刘朝伟,宋勇.Al2O3对Ti膜离子注入表面损伤及D滞留量的影响研究[J].分析测试学报,2024,43(10):1664-1668. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.240905375.
HU Jiang-yu,FAN Yu,LIANG Can-jun,HAO Li-juan,LIU Chao-wei,SONG Yong.Effect of Al2O3 on Surface Damage and D Retention of Ti Film During Ion Implantation[J].Journal of Instrumental Analysis,2024,43(10):1664-1668. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.240905375.
摘要
为提高中子管Ti膜的储氢及抗溅射损伤性能，该研究通过在Ti膜表面沉积一层Al
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保护层，研究了该保护层对Ti膜在D离子注入过程中表面损伤及D滞留量的影响。采用射频磁控溅射技术完成了Ti膜和表面有Al
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保护层的Ti膜（Al
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/Ti膜）样品的制备，开展了D离子注入实验，利用扫描电子显微镜（SEM）对D离子注入前后的表面形貌进行分析，并通过热脱附谱（TDS）实验研究保护层对Ti膜中D滞留量的影响。SEM结果表明，注入5×10
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个D离子后，Ti膜表面出现开裂和剥离现象，而Al
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/Ti膜表面无开裂和剥离现象，Al
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保护层抑制了Ti膜的开裂和剥离，可提高Ti膜使用寿命。TDS实验结果表明，增加Al
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保护层后，D脱附峰值温度提升4.9%，膜内D滞留量提升10.3%，在D离子注入过程中Al
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保护层可阻止膜内D原子的释放进而提升Ti膜内D滞留量。该文初步验证了Al
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有作为中子管Ti膜保护层材料的潜力。
Abstract
To further enhance the hydrogen storage and sputter damage resistance of Ti film used in neutron tube，this study deposited an Al
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protective layer on the surface of Ti film and investigated its impact on surface damage and D retention during D ion implantation. The Ti film
and Ti film with Al
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protective layer（Al
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/Ti film） were prepared using radio-frequency magnetron sputtering technology. D ion implantation experiments were conducted，and scanning electron microscopy（SEM） was used to analyze the surface morphology before and after D ion implantation. Additionally，thermal desorption spectroscopy（TDS） was employed to study the effect of the protective layer on the D retention in the Ti film. SEM results showed that after implanting 5×10
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D ions，the Ti film surface exhibited cracking and peeling，whereas the Al
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/Ti film surface did not show such phenomena. The Al
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protective layer suppressed cracking and peeling of the Ti film，which can enhance the film's life-time. TDS results indicated that with the addition of the Al
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protective layer，the peak desorption temperature of D increased by 4.9%，and the D retention in the film increased by 10.3%. During D ion implantation，the Al
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protective layer prevented the release of D atoms from the film，thereby improving D retention amount. This study preliminarily confirms the potential of Al
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as a protective layer for Ti film in neutron tube.
关键词
Keywords
references
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