ZrN/TaN纳米多层膜界面对点缺陷的非均匀吸收行为

来源 :第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wang0525wz
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  新一代核电技术的发展对反应堆材料的耐辐照性能提出了更高的要求。纳米复合材料中存在大量异质界面,能有效吸收、湮灭辐照致点缺陷,因而具有良好的耐辐照性能,被认为是耐辐照材料的一个重要发展方向[1]。然而,由于点缺陷表征困难,目前对点缺陷-异质界面相互作用行为的认知还远远不够[2]。本文采用磁控溅射法制备ZrN/TaN纳米多层薄膜以构造周期固定、平直的异质界面,同时向薄膜中注入大量氦原子以均匀引入点缺陷。采用X射线衍射,透射电镜对He泡与ZrN/TaN界面的形态、分布、微结构进行表征。研究发现,异质界面与其两侧点缺陷的相互作用是非均匀的。在ZrN/TaN纳米多层膜中,He泡倾向于从ZrN一侧向TaN一侧迁移,导致ZrN层中良好的结晶度而TaN层完全非晶化。通过第一性原理计算探索异质界面-点缺陷相互作用的非均匀行为,研究表明:异质界面-点缺陷作用的非均匀性可能源于界面两侧空位性能的巨大差异,TaN一侧的空位形成能明显低于ZrN一侧,导致了He泡的跨界面迁移。这也提示我们,在设计耐辐照纳米复合材料时,各组元间的空位形成能差异可能导致材料在辐照过程中的结构失稳。
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