气体循环条件下等离子体喷射CVD金刚石膜的生长稳定性和品质

在气体循环条件下采用H2、CH4和Ar的混合气体,利用100kW直流电弧等离子喷射CVD系统,在850和950℃下在Mo衬底上沉积了不同厚度的金刚石膜;并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和Raman光谱对膜的形貌、品质、取向和残余应力进行了分析.结果表明:在850℃下,随着金刚石膜厚度的增加,膜的品质不断提高,残余应力逐渐减小,且残余应力为拉应力,膜的生长稳定性很好;在反应气体流速不变的条件下,相比950℃沉积的厚度为120μm的金刚石膜,在850℃下沉积的厚度为110μm的金刚石膜有更好的生长稳定性,膜的品质更高,残余应力更小.     

膜厚与硅含量对硅基铜膜的电导率和残余应力的影响

与铝相比铜膜具有电导率高,抗电迁移能力大而代替铝膜作为集成电路的内连线和地线,其残余应力和电导率是两个重要的参数．本文对硅片上铜膜的残余应力和电导率进行了研究．结果表明,膜中的残余应力随膜厚的增加而增加;硅含量越多,残余应力越小;电导率随膜厚的增加而增加直到趋于最大值;硅含量越大,其导电率越小．     

基板温度对电子束沉积LaF3薄膜残余应力的影响

采用电子束沉积的方法,分别在K9玻璃基片上制备了LaF3单层膜.研究了基板温度对LaF3薄膜残余应力的影响;基板温度从200 ℃上升到350℃,间隔为50℃.利用ZYGO干涉仪测量了基板镀膜前后的面型变化,利用Stoney公式计算出残余应力;分析结果表明:在本实验条件下,残余应力为张应力,随基板温度的增加,有增大的趋势.     

冷弯方管纵向残余应力分布的数值分析

应用有限元数值技术,模拟了冷弯方管的辊弯成型与回弹过程中所产生的截面纵向残余应力分布,并分析了冷弯方管宽度、壁厚和钢材屈服强度等参数对其纵向残余应力分布的影响效应.研究表明冷弯方管纵向残余应力沿壁厚方向呈现非线性分布,外壁受拉、内壁受压,外壁与内壁在数值上基本相等;弯角部位和平板部分的纵向残余应力幅值分别达到冷弯方管钢材屈服强度的50%和45%;随着壁厚的增加,边长小的冷弯方管纵向残余应力有所提高,而边长大的冷弯方管这种趋势并不明显;随着边长的增大,冷弯方管纵向残余应力减小;随着冷弯方管屈服强度的变化,纵向残余应力与屈服强度的比值变化不大.     

厚度对ZnS薄膜结构和应力的影响

用射频磁控溅射法在单晶Si基片上制备了4种不同厚度的ZnS膜,采用XRD和光学干涉相移法对薄膜的微结构和应力进行研究。结构分析表明,不同厚度的ZnS膜均呈多晶状态,并有明显的(220)晶面择优取向,晶体结构为立方晶型(闪锌矿)结构;随着薄膜厚度的增加,平均晶粒尺寸随之增大;薄膜的晶格常数在不同厚度下均比标准值稍大。应力分析表明,随着膜厚的增加,ZnS膜的应力差减小,在厚度为768 nm时的选区范围内应力差最小,应力分布较均匀。     

铝锂合金薄板自动钻铆残余应力特性

利用主应力法推导了铆接壁板所受压力的力学公式,将壁板等效为厚壁圆筒,根据空间轴对称问题求解方法,得出铆接孔孔壁处径向和周向残余应力的表达式,理论分析结果可以合理解释镦头高度和钉孔直径对孔壁处残余应力的影响规律:随着镦头高度和钉孔直径的变化,孔壁各处径向残余应力的变化并不明显,而周向残余应力的变化十分显著;镦头高度和孔径尺寸的增加使周向残余压应力的绝对值下降,甚至出现残余压应力转变为残余拉应力的情况.对于孔壁处残余应力沿板厚方向的分布,采用有限元方法进行分析.结果表明,上、下壁板间应力存在突变,下壁板孔壁处残余应力呈"C"型分布.得出铝锂合金材料在自动钻铆过程中相关工艺参数的合理取值.     

氩气分压与膜厚对溅射Al膜微结构及应力的影响

在不同氩气分压下,用直流溅射法在室温Si基片上制备了不同厚度的Al膜。用光学干涉相移法和X射线衍射技术,对薄膜应力和微结构进行了测试分析。微结构分析表明:制备的Al膜均呈多晶状态,晶体结构仍为面心立方;氩气分压分别为1Pa和3Pa的Al膜相比,1Pa下制备的薄膜结晶程度明显优于3Pa下制备的薄膜。1Pa下Al膜平均晶粒尺寸随膜厚的增加由17.9nm逐渐增大到26.3nm;晶格常数由0.4037nm增大到0.4047nm,均比标准值0.40496nm稍小。应力分析表明:同一工作气体压强(氩气分压)下,Al膜的平均应力随着膜厚的增加变小,应力分布趋向均匀。相同时间1Pa和3Pa的Al膜,其微结构和应力有较大差别。     

热障涂层热不匹配残余应力的分析研究

广泛应用于高温部件的热障涂层,在热载荷作用下各层间所集聚的残余应力是导致其层裂和失效的重要原因。针对热障涂层由于热不匹配产生的残余应力,建立了相应的平面应变模型,研究了温度与涂层厚度对界面残余应力和陶瓷层内最大残余应力分布的影响。结果表明,陶瓷层内的残余应力主要表现为横向压缩应力,且最大值位于距陶瓷层表面1/3厚度处;界面残余应力相对较小,但在自由边界处有应力集中现象;随着温度的升高应力值在增大,陶瓷层厚度增加会改变结构厚度方向上的应力分布,且厚度增加使陶瓷层内残余应力值和界面残余应力值减小。     

脉冲激光沉积法(PLD)制备InGaN薄膜的膜厚分布特征

【目的】探究脉冲激光沉积法(PLD)制备InGaN薄膜时薄膜的厚度分布规律,以便于能够改善薄膜的均匀性。【方法】在实际情况中,靶材和基片并不平行,取任一无限小面积元近似作为平行靶材时的情况来分析,研究此处各项等效参数即可得到该处的膜厚。【结果】当靶材与基片的倾斜角为0°时,靶材激光照射点处的法线与基片相交处的膜厚度最大,以该点为中心,基片两侧膜厚呈对称分布,且越远离基片中心点,膜的厚度越小;当靶材与基片的倾斜角不为0°时,基片左右两侧膜厚不对称分布,靠近靶材一侧的薄膜厚度大于远离靶材一侧的薄膜厚度,倾斜角越大,两侧膜厚的差异越大,膜厚最大的点不在基片中心处,而是偏向靠近靶材的一端,倾斜角越大,偏离越明显。靶基距增大,所形成的膜厚度均匀性提高,但与靶基距较小时相比,相同时间内沉积的膜厚度要低得多。【结论】PLD制备InGaN薄膜过程中,基片各处上的薄膜受倾斜角和靶基距的影响,厚度不均匀,存在一个厚度分布。     

Cu/Ni多层膜的调制波长与力学性能的关系

为研究Cu/Ni多层膜的调制波长与力学性能的关系,采用计算机控制的单槽双脉冲控电位沉积系统,在Cu基体上沉积Cu/Ni多层膜,分别采用扫描电镜和纳米压痕技术对Cu/Ni多层膜的截面和硬度进行了测试.结果表明:电沉积方法制备的Cu/Ni多层膜具有良好的周期结构;在调制波长为37 nm时硬度达到极值;在调制波长小于37 nm时其硬度值明显下降.实验结果符合理论分析中多层膜的硬度随调制波长的变化规律,但临界调制波长大于理论计算结果.     

梯度过渡层对TiC薄膜中残余应力影响的研究

用平行光束掠射法（ＧＩＸＤ）测定了磁控溅射ＴｉＣ（Ａｌ基体）膜中的残余应力，比较了不同厚度的梯度过渡层对残余应力的影响。     

Cu/Ni多层膜的电阻与位错

采用电桥及X射线衍射线形分析法研究磁控溅射Cu／Ni多层膜（CLI及Ni单层厚度均为5nm）的室温电阻率及平均位错密度随对层（bilayer）层数的变化规律．结果表明,随层数增加,电阻率及平均位错密度减少;多层膜电阻率大于单层膜电阻率;单层膜电阻率大于同质块状体的电阻率．并对其微观机制进行分析．     

薄膜厚度对蒸发制备Cu膜内应力的影响

文章采用电子薄膜应力分布测试仪 ,对薄膜厚度随 Cu膜内应力的变化进行了研究。同时用 X射线衍射 ( XRD)技术测量分析了薄膜的微结构以及 Cu膜的微结构对其应力的影响。研究结果表明 :随着薄膜厚度的增加 ,蒸发制备的 Cu膜内应力由张应力变为压应力 ,压力差也逐渐减小 ,且内应力分布随膜厚的增加趋于均匀 ,Cu膜结晶明显 ,晶粒逐渐长大     

薄膜厚度对Cu膜光电性能的影响

在室温条件下,用直流磁控溅射Cu靶制备出了不同厚度的Cu膜,测量了Cu膜的光学透过率和面电阻,分析了光电性质薄膜厚度的变化情况．实验结果表明,随着Cu膜厚度的增加,其光学透过率逐渐减小,透过率在波长为580nm处出现峰值．Cu膜的面电阻随薄膜厚度的增加先急剧减小,然后减小变得缓慢,最后趋于定值．理论模拟了Cu膜的光学透过率随薄膜厚度的变化和光学透过率随入射光波长的变化,理论模拟结果与实验结果吻合．     

高强度U肋加劲钢板残余应力测试及模拟分析

为研究Q420级高强度U肋加劲钢板纵向焊接残余应力分布特点及影响因素,利用切割法对U肋加劲钢板进行了纵向残余应力测试,通过三维实体热弹塑性有限元模型和单元生死技术模拟了焊缝填充和焊接过程,比较分析了高强度钢和普通强度钢的残余应力分布特点,探讨了母板厚度及U肋的厚度、间距、宽度、高度对加劲板焊接残余应力的影响.研究结果表明,U肋两侧的焊接先后顺序并不影响加劲板的残余应力分布;非焊接区域残余压应力峰值和分布特点与板件材料的屈服强度基本不相关;板件厚度、U肋顶宽和U肋高度是影响高强度U肋加劲钢板焊接残余应力的主要因素.     

镍基体上银和铜膜的择优取向及其价电子分析

目的研究在Ni（100）基体上沉积Ag和Cu膜的择优取向的形成机理。方法采用X-射线衍射进行分析,根据固体与分子经验电子理论（EET）的键距差（BLD）方法,计算Ni（100）晶面、Ag和Cu的33个晶面的平均电子密度及相对电子密度差。结果X-射线衍射分析结果表明,在Ni（100）基体上沉积Ag和Cu膜的主要择优取向为（111）,其次依次为（100）和（110）。计算结果表明,2个晶面的电子密度差越小,相应的择优取向越强。结论从界面处电子密度的连续原理成功地分析了在基体上沉积薄膜的择优取向的产生机理。     

渗碳齿轮材料磨削残余应力研究

通过齿轮磨削模拟试验,并采用应力测定方法,探讨了砂轮、工艺及材料对磨削残余应力的影响。研究表明:与钢玉砂轮相比,用立方氮化硼砂轮磨削,表面多呈现压应力,表下呈现拉应力,但其峰值低且范围窄;工艺参数的影响:通常展成速度和磨削深度的显著程度比轴向速度的大;在相同磨削条件下,20CrMnMo和20Cr2Ni4A两种钢较17CrNiM06钢具有较宽的拉应力范围和较高的拉应力峰值.     

裂纹柔度法插值函数选择和实验对比

在应用裂纹柔度法计算残余应力的过程中,插值函数对计算结果有较大的影响,分别用勒让德多项式、傅立叶级数和幂级数作为插值函数,用有限元法计算了7075铝合金板固溶处理和矩形梁弯曲后的残余应力,对计算结果作了对比分析,给出了在不同残余应力分布条件下插值函数的最佳收敛阶和计算误差,利用梁弯曲对上述插值函数的特点和应用范围作了进一步说明,为裂纹柔度法的应用提供理论依据.     

采用EPMA确定微粒表面薄膜厚度的方法研究

本文探讨了一种采用电子微探针（EPMA）技术无损确定微粒表面薄膜厚度的方法.EPMA实验采用蒙特卡洛方法模拟,研究的样品为镀有Ni薄膜的空心玻璃微球和厚的Ni平板.采用蒙特卡洛方法获得了在不同入射电子能量和薄膜厚度情况下的k比例因子,空心玻璃微球上的Ni薄膜厚度可由k比例因子曲线得到,并讨论了误差等问题.