Er-doped AlN薄膜：多层Al/AlN涂层健康监测的理想光致发光传感器

本文探讨了掺杂铒（Er）的铝氮化物（AlN）薄膜在多层铝/铝氮化物（Al/AlN）涂层健康监测中的潜在应用。作者通过无线电频率磁控溅射法，从掺杂不同浓度（0.5 at.% 至 2.5 at.%）的铒元素的铝靶材制备了一系列AlN:Er薄膜。研究主要关注以下几个关键知识点： 1. **Luminescence Sensing技术**：在高活性金属表面保护层的实时监控中，荧光传感是一种极具吸引力的方法。它能有效地检测涂层的状况，如完整性、磨损、腐蚀等，这对于延长材料使用寿命和设备维护至关重要。 2. **Erbium Doping**：Er掺杂是提高AlN薄膜性能的关键手段。Er离子作为激活剂，能够改变AlN的光学性质，使之具有特定的荧光发射，这在传感应用中可以转化为可读性强的信号。 3. **Magnetron Sputtering技术**：磁控溅射被用来制备均匀且高质量的AlN:Er薄膜，这是一种无真空的物理气相沉积方法，允许精确控制薄膜成分和结构。 4. **Chemical Composition, Surface Morphology, and Crystal Structure**：研究了不同Er掺杂浓度对AlN薄膜的化学组成、表面形貌和晶体结构的影响。这些参数直接影响了薄膜的光学性能，从而影响其作为传感器的响应特性。 5. **Photoluminescence Properties**：通过测量和分析样品的光致发光，研究了Er掺杂对AlN薄膜的荧光效率及其与Er离子浓度的关系。这有助于优化Er-doped AlN薄膜作为传感层的选择和设计。 6. **Health Monitoring Applications**：文章的结果表明，Er-doped AlN薄膜具有良好的潜力作为多层Al/AlN涂层系统的荧光传感层，因为它能够在无需拆卸的情况下提供关于涂层状态的实时信息，对于工业环境中的设备维护和运行监控具有实际价值。 本文研究为理解和优化Er掺杂AlN薄膜在多层金属表面保护涂层健康监测中的应用提供了关键数据和技术指导，进一步推动了这一领域的发展。