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潘宁放电及其制备纳米膜的研究

李慧玉  
【摘要】:本文主要论述了采用潘宁放电(Penning Discharge)方法来制备纳米陶瓷氮化物薄膜。其中重点研究的潘宁等离子体放电方法是一种新型的制备纳米氮化物薄膜的方法。另外,作为早期的附加工作,还对潘宁放电方式的等离子体发射光谱进行了研究,得到了等离子体光谱强度与放电气压和放电电压之间的关系,并且对氮气的发射光谱以及CN自由基发射光谱分析进行了分析。后期的工作中,我们又尝试着用管型空心阴极等离子体源离子注入法制备氮化碳薄膜。 我们设计并制造了两种不同材料的新型潘宁放电等离子体放电装置。材料为铝的潘宁离子源用来制备氮化铝薄膜。通过对铝电极的潘宁放电发射光谱的分析,得到了放电等离子体中的粒子包含Al,N,N~+,N_2~+等能反应合成氮化碳的重要离子和原子团。分析了等离子体的发射光谱和产生AlN的动力学机理。在室温条件下,纯氮气的工作环境中用潘宁放电离子源溅射的方法,在Si(100)衬底上制备了纳米级的光滑平整AlN薄膜。本文用扫描电镜(SEM),原子力显微镜(ATM),红外吸收光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman shift)等测试分析技术用来研究了薄膜的微结构特征。从扫描电镜和原子力显微镜AlN薄膜的照片可以看出,我们已经制备出了光滑平整AlN薄膜,薄膜的平均粒径尺寸约为50nm;Raman光谱图,可分辨出图中Raman散射峰所对应的光


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