電弧等離子體沉積系統(tǒng)

■  雙電弧等離子體源共沉積制備新型鉑鎳催化劑

 

    N. Todoroki^[1]等人以高活性氧還原反應(yīng)（oxygen reduction reaction，ORR）為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了種新型基于鉑-鎳合金納米顆粒堆疊薄膜（nanoparticle-stacking thin film，NPSTF）結(jié)構(gòu)的電催化劑。合成所得鉑-鎳NPSTF的質(zhì)量活性比商用碳負(fù)載的鉑催化劑要高十倍。鉑-鎳NPSTF顯著的ORR活性增強(qiáng)被歸因于：

1）由底層鎳原子誘導(dǎo)的表面鉑富集層的電子性質(zhì)修飾；

2）由鉑-鎳納米顆粒堆疊而實(shí)現(xiàn)的活性表面區(qū)域的增加。

    本實(shí)驗(yàn)用日本Advance Riko公司的APD電弧等離子體沉積系統(tǒng)完成。

參考文獻(xiàn)：
 

[1]N. Todoroki, et al., Pt−Ni Nanoparticle-Stacking Thin Film: Highly Active Electrocatalysts for Oxygen Reduction Reaction. ACS Catal., 2015, 5, 2209-2212.

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■  電弧等離子體源與分子束外延技術(shù)的集成

    在進(jìn)電子與光電子器件域， C族-Ⅳ族半導(dǎo)體材料是頗受關(guān)注的種重要材料。別地，碳含量在4%~11%的Ge1-xCx外延層被認(rèn)為具有直接帶隙結(jié)構(gòu)、且能夠補(bǔ)償由硅襯底晶格失配引起的固有應(yīng)變。然而，目前尚未獲知穩(wěn)定的GeC相晶體材料，而且體材Ge中低的C原子溶解度（平衡態(tài)下為10⁸ atoms/cm³）也阻礙了獲取結(jié)晶良好且含碳量高的GeC外延層。目前已有部分用MBE或CVD生長(zhǎng)GeC外延層的報(bào)道，相關(guān)研究人員目前的研究重點(diǎn)之是提升外延層Ge_1-xC_x中替位C含量x的數(shù)值。近期，有研究人員用超高真空考夫曼型寬離子束源，在200 ℃~500 ℃的生長(zhǎng)溫度下，在Ge（001）襯底上獲得了x≤2%的Ge_1-xC_x外延層。

    在M. Okinaka等人^[1]的工作中，為了進(jìn)步增強(qiáng)非平衡生長(zhǎng)，采用了電弧等離子體槍作為新型C源，在Si（001）襯底上用MBE制備了GeC外延層。結(jié)果表明，對(duì)于在硅表面用MBE生長(zhǎng)GeC外延層來(lái)說(shuō)，電弧等離子體槍的使用以及非平衡生長(zhǎng)的增強(qiáng)，對(duì)于外延層中C的摻入以及抑制外延層中C團(tuán)簇的形成具有重要作用。

以電弧等離子體作為碳源在Si（001）襯底表面生長(zhǎng)的碳膜的AFM圖像，薄膜表面非常平整，粗糙度為納米

參考文獻(xiàn)：
[1] M. Okinaka, et al., MBE growth mode and C incorporation of GeC epilayers on Si(001) substrates using an arc plasma gun as a novel C source. J. Cryst. Growth, 2003, 249, 78-86.
 

[2] G. Yu, et al., Ion velocities in vacuum arc plasmas. J. Appl. Phys., 2000, 88, 5618.

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