电弧等离子体沉积系统

■  双电弧等离子体源共沉积制备新型高效铂镍催化剂

    N. Todoroki^[1]等人以高活性氧还原反应（oxygen reduction reaction，ORR）为目标，设计了一种新型基于铂-镍合金纳米颗粒堆叠薄膜（nanoparticle-stacking thin film，NPSTF）结构的电催化剂。合成所得铂-镍NPSTF的质量活性比商用碳负载的铂催化剂要高十倍。铂-镍NPSTF显著的ORR活性增强被归因于：

1）由底层镍原子诱导的表面铂富集层的电子性质修饰；

2）由铂-镍纳米颗粒堆叠而实现的活性表面区域的增加。

    本实验利用日本Advance Riko公司的APD电弧等离子体沉积系统完成。

(a)由APD共沉积获得的Pt2Ni8薄膜截面的HAADF-STEM图像；(b)脱合金后得到的Pt₂Ni₈薄膜截面图像；(c)脱合金后获得的Pt₂Ni₈纳米结构示意图 

参考文献：

[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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■  电弧等离子体源与分子束外延技术的集成

    在先进电子与光电子器件领域， C族-Ⅳ族半导体材料是颇受关注的一种重要材料。特别地，碳含量在4%~11%的Ge1-xCx外延层被认为具有直接带隙结构、且能够补偿由硅衬底晶格失配引起的固有应变。然而，目前尚未获知稳定的GeC相晶体材料，而且体材Ge中低的C原子溶解度（平衡态下为10⁸ atoms/cm³）也阻碍了获取结晶良好且含碳量高的GeC外延层。目前已有部分利用MBE或CVD生长GeC外延层的报道，相关研究人员目前的研究重点之一是提升外延层Ge_1-xC_x中替位C含量x的数值。近期，有研究人员利用超高真空考夫曼型宽离子束源，在200 ℃~500 ℃的生长温度下，在Ge（001）衬底上获得了x≤2%的Ge_1-xC_x外延层。

    在M. Okinaka等人^[1]的工作中，为了进一步增强非平衡生长，首次采用了电弧等离子体枪作为新型C源，在Si（001）衬底上利用MBE制备了GeC外延层。结果表明，对于在硅表面利用MBE生长GeC外延层来说，电弧等离子体枪的使用以及非平衡生长的增强，对于外延层中C的掺入以及抑制外延层中C团簇的形成具有重要作用。

以电弧等离子体作为碳源在Si（001）衬底表面生长的碳膜的AFM图像，薄膜表面非常平整，粗糙度为纳米级

参考文献：
[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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