氢离子辐照诱导的钨表面周期性刻蚀研究

采用扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、导电原子力显微镜(Conductive Atomic Force Microscope,CAFM)、能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)和纳米压痕等表征技术和方法,综合分析了130 eV氢(H)离子辐照诱导的多晶钨(W)材料的辐照损伤行为.研究表明:H离子辐照剂量从1.0×1024 ions?m?2增加到1.5×1025 ions?m?2时,W材料表面经历了H聚集成泡、在晶界处长大,并逐渐扩散至晶粒表面,直至H泡破裂导致的W表面层脱落的周期性演变过程,一个周期的演变过程所需的H离子辐照剂量约为(6.0～8.0)×1024 ions?m?2.纳米压痕的分析表明辐照后W材料的表面硬度降低,EDS也未检测到W材料表面含有C、O等杂质,这进一步验证了低能H离子辐照后W表面不稳定损伤层的演变是导致W材料刻蚀的主要原因.该工作对于进一步理解在低于溅射阈值能条件下H离子辐照诱导W材料表面刻蚀机制上具有重要参考价值.