钢基体电沉积Cu、Ni膜的残余应力及其在线测量

采用电沉积法在碳素钢基片上分别沉积Cu膜和Ni膜,用数码相机拍摄沉积不同膜厚时基片的弯曲状况,并上传到计算机计算出薄膜内的平均残余应力及分布残余应力.结果表明:Cu膜和Ni膜的平均残余应力和分布残余应力均为拉应力;当膜厚较小时(0.5 ～ 3 μm),Cu膜的平均残余应力和分布残余应力随膜厚的增加急剧降低,随着膜厚的进一步增加两种残余应力都趋于稳定;Ni膜的平均残余应力随着膜厚的增加而增加,分布残余应力总体趋势是随着膜厚的增加而增加.由实验结果可以认为Cu膜内的界面应力为拉应力而Ni膜内的界面应力为压应力,与基于Thomas-Fermi-Dirac-Cheng (TFDC) 电子理论的判断结果一致.     

硅基铜膜应力随温度的变化及等温松驰

采用定点激光反射热循环方法，测量了硅基体上铜膜应力随温度的变化及等温松驰。结果表明，开始加热时，应力随温度的增加以－２．６２ＭＰａ／℃的速率线性减小，与弹性理论一致，压屈服强度与膜厚的倒数成正比，在各种定温度下，应力随时间均按负指数形式松驰，但应力松驰时间常数强烈地依赖于温度。     

硅基铜膜应力随温度的变化及等温松弛

采用定点激光反射热循环方法 ,测量了硅基体上铜膜应力随温度的变化及等温松弛 .结果表明 ,开始加热时 ,应力随温度的增加以 - 2 6 2MPa ℃的速率线性减小 ,与弹性理论一致 ,压屈服强度与膜厚的倒数成正比 .在各种给定温度下 ,应力随时间均按负指数形式松弛 ,但应力松弛时间常数强烈地依赖于温度     

不同硅含量铝合金的微弧氧化及膜层特性研究

分别对含硅量为0.5%、5.0%、9.0%和12.0%的4种铝合金在不同微弧氧化(MAO)模式下处理15 min的成膜过程、膜层特征及能耗等进行了研究,通过SEM、EDS、XRD等对膜层进行了表征.结果表明:恒流条件下,随基体中硅含量的增加,合金的正向电压上升速率逐渐减缓,起弧前的等待时间显著延长,起弧电压和放电反应阶段的电压值也逐渐减小,膜层的平均生长速率明显下降,膜层表面的放电通道孔数目逐渐增多;恒压条件下,基体中硅含量对铝合金MAO的影响相对较弱,当硅元素增加时,合金的正、负向电流密度均逐渐增大,膜层的生长速率渐渐减小,但它们的表面形貌相差较小;各Al-Si合金在恒流和恒压两种MAO模式下生成的膜层均主要由γ-Al2O3、α-Al2O3及莫来石组成,且随基体中硅的增加,Al2O3的含量逐渐下降;相同MAO模式下,各合金生成的膜层的单位体积能耗值随其Si含量的增加而逐渐增大;此外,同种Al-Si合金在不同氧化模式下制得的MAO膜层的特征及能耗差异较大.     

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。     

颗粒导电性对铁-硅复合镀层形貌及硅含量的影响

将硅含量(质量分数)为30%,50%和70%的铁硅合金粉和纯硅粉作为复合电沉积法制备高硅镀层的颗粒,研究颗粒的导电性对镀层形貌及硅含量的影响。研究结果表明:颗粒硅含量越低,其导电性越高;采用水平电极电镀时,颗粒硅含量是影响镀层硅含量的主要因素;而采用竖直电极电镀时,颗粒的电导率是影响镀层硅含量的主要因素,由Fe-30%Si合金颗粒电镀获得的镀层硅含量最高,而且镀层中颗粒形貌由原来不规则状变为圆丘状,而纯硅颗粒形貌没有发生明显变化,说明在电镀的过程中颗粒的导电性能促进其共沉积。     

低阻硅TSV与铜填充TSV热力学特性对比分析

对低阻硅TSV以及铜填充TSV的热力学性能通过有限元仿真的方法进行对比分析.低阻硅TSV在绝缘层上方以及低阻硅柱上方的铝层区域中凸起最为显著,且高度分别为82 nm和76 nm;铜填充TSV的凸起位置主要集中在通孔中心铜柱的上方,最大值为150 nm.应力方面,低阻硅TSV在绝缘层两侧的应力最大,且最大值为1 005 MPa;铜填充TSV在中心铜柱外侧应力最大,且最大值为1 227 MPa.另外,两种结构TSV的界面应力都在靠近TSV两端时最大.低阻硅TSV界面应力没有超过400 MPa,而铜填充TSV在靠近其两端时界面应力已经超过800 MPa.综上所述,相比于铜填充TSV,低阻硅TSV具有更高的热力学可靠性.      

离子镀Pb-10%Sn膜的摩擦性质

通过选择镀膜工艺参数,制得了含量为Pb-10%Sn的合金膜.薄膜晶粒随膜厚增加而增大.合金膜与纯Sn膜表面形貌有着明显的不同,合金膜的显微硬度随膜厚增加而减小,合金膜和纯Sn膜的综合摩擦系数与磨损寿命都受到膜厚的影响.薄膜的磨损失效是由于膜向对偶材料的粘着和转移造成的.     

多孔硅/高氯酸钠复合材料的合成与爆炸特性研究

本文采用电化学阳极氧化法制备多孔硅,考察不同氧化条件下多孔硅孔隙率及膜厚的变化情况,研究电化学阳极氧化工艺条件、高氯酸钠溶液浓度以及贮存方法等因素对多孔硅复合材料爆炸反应的影响。结果表明,多孔硅孔隙率随电流密度增大而增大,当电流达到50mA·cm~（-2）以上时略有降低,孔隙率随氧化时间增大而先增大后减小,且氧化时间为30min时最大,孔隙率随氢氟酸浓度增大反而减小;多孔硅膜厚随时间增大而增大。SEM分析表明,多孔硅表面产生裂缝,内部形成硅柱。在电流密度小、氧化时间短的条件下形成的多孔硅复合材料不易爆炸,当NaClO4甲醇溶液质量浓度大于0.098g·mL~（-1）时发生强烈爆炸,将多孔硅复合材料用乙醇浸泡是最为理想的贮存方法。     

红外焦平面多孔硅绝热层制备及应用

采用电化学法及原电池法制备了多孔硅样品.通过在阳极氧化反应中HF溶液浓度、电流密度和反应时间的不同来控制多孔硅的孔隙率和膜厚.实验结果表明：不同电流密度下制备的多孔硅样品,孔隙度有相同的变化趋势,刚开始增加,然后减少;多孔硅的生长速度随电流密度的增加而升高.在多孔硅样品表面封装BST热释电敏感元件进行性能测试,结果表明...     

纳米4H-SiC薄膜的光学性质研究

SiC薄膜具有结构不易控制,透明性较差的特点,采用PECVD方法淀积的纳米SiC薄膜经光学透过率测试表明,在637nm和795nm处高的光透过率,并且当薄膜的厚度增大时,仍然具有高透过率的特性,这一结果表明,PECVD技术具有制备结构均匀,透明的纳米SiC薄膜的优势,同时,在与非晶SiC薄膜进行对比中发现非晶SiC薄膜的透过率不如纳米SiC薄膜。     

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。     

铜镀层对IC引线框架表面抗氧化失效的作用

研究了在铜合金表面电镀纯铜层保护膜对铜合金引线框架氧化失效的影响.研究发现,电镀纯铜层后,纯铜层氧化速率较高,氧化膜较厚,然而,由于纯铜层的阻挡作用,可以使氧化只发生在纯铜层上,减少CuO的生成.当铜合金表面的电镀纯铜层厚度超过一个临界值,表面电镀纯铜处理可以明显改善材料的耐氧化剥离性.表面电镀前的铜合金氧化膜结构为CuO/Cu2O/Cu.电镀纯铜层后,氧化膜结构变为Cu2O/Cu,当氧化膜主要由Cu2O构成时,氧化膜结合强度较高.     

Molecular dynamics study on thermal conductivity of nanoscale thin films

A simple and effective model of heat conduction across thin films is set up and molecular dynamics simulations are implemented to explore the thermal conductivity of nanoscale thin dielectric films in the direction perpendicular to the film plane. Solid argon is selected as the model system due to its reliable experimental data and potential function. Size effects of the thermal conductivity across thin films are found by computer simulations: in a film thickness range of 2–10 nm, the conductivity values are remarkably lower than the corresponding bulk experimental data and increase as the thickness increases. The consistency between the approximate solution of the phonon Boltzmann transport equation and the simulation results ascribes the thermal conductivity size effect to the phonon scattering at film boundaries.     

溶胶-凝胶法制备二氧化硅光学膜

探讨了在线温度和提拉速度对溶胶－凝胶法制备的ＳｉＯ２光学膜光学性质的影响，考察了热处理温度对ＳｉＯ２光学膜表面散射率的影响。结果表明：用溶胶－凝胶法制成的ＳｉＯ２光学膜随着在线温度的升高，膜的厚度呈线性减少，减少的速度为０．０９ｎｍ／℃；室温下ＳｉＯ２光学膜膜厚提拉速度呈指数增长，指数等于０．５４；ＳｉＯ２光学膜表面散射率随热处理温度的升高而增大，且在４００℃左右有一个增大的突变点。     

咪唑化合物在金属铜上形成表面膜的可焊性研究

采用上锡率法研究了咪唑化合物在铜表面所成保护膜的可焊性,并探讨了咪唑化合物类型、膜厚、再流焊次数及高温热冲击对该膜可焊性的影响。结果表明,不同类型的咪唑化合物可焊性存在明显差异,可焊性有一最优的厚度。咪唑化合物保护膜的可焊性在经多次再流焊或高温热冲击后有所下降。但双苯基苯并咪唑化合物仍能保持良好的可焊性。     

微桥量热计测量铝薄膜热容

用表面硅微加工工艺研制了一种用于薄膜热容测量的新型微桥量热计，热性能测试与分析表明，微桥量热计温度响应快，温度均匀性较好，采用脉冲量热法，通过测量量热计的热功耗、瞬态温度以及稳态热功耗，可计算量热计和样品薄膜的热容．在真空中300～420K测量了40～1150nm厚的Al薄膜热容，并测量了样品的贡量，获得了样品的比热容，1150nm厚的Al薄膜比热容与Al体材料比热容的文献值吻合较好．随着厚度的减小，Al薄膜的比热容增强，这种现象在高温时更为显著．     

Thermal conductivity of nanoscale thin nickel films

The inhomogeneous non-equilibrium molecular dynamics (NEMD) scheme is applied to model phonon heat conduction in thin nickel films. The electronic contribution to the thermal conductivity of the film is deduced from the electrical conductivity through the use of the Wiedemann-Franz law. At the average temperature of T=300 K, which is lower than the Debye temperature ΘD=450 K, the results show that in a film thickness range of about 1?11 nm, the calculated cross-plane thermal conductivity decreases almost linearly with the decreasing film thickness, exhibiting a remarkable reduction compared with the bulk value. The electrical and thermal conductivities are anisotropic in thin nickel films for the thickness under about 10 nm. The phonon mean free path is estimated and the size effect on the thermal conductivity is attributed to the reduction of the phonon mean free path according to the kinetic theory.     

PECVD生长nc-Si:H膜的掺杂特性研究

采用常规ＰＥＣＶＤ工艺,以高Ｈ２ 稀释的ＳｉＨ４ 作为反应气体源,以ＰＨ３ 作为Ｐ原子的掺杂剂,在Ｐ型（１００） 单晶硅（ｃ－ Ｓｉ） 衬底上,成功地生长了掺Ｐ的纳米硅膜（ｎｃ－ Ｓｉ（Ｐ）：Ｈ） 膜。通过对膜层结构的Ｒａｍａｎ 谱分析和高分辨率电子显微镜（ＨＲＥＭ） 观测指出：与本征ｎｃ－ Ｓｉ：Ｈ 膜相比,ｎｃ－ Ｓｉ（Ｐ）：Ｈ 膜中的Ｓｉ 微晶粒尺寸更小（～３ ｎｍ） ,其排布更有秩序,呈现出类自组织生长的一些特点。膜层电学特性的研究证实,ｎｃ－ Ｓｉ（Ｐ）：Ｈ 膜具有比本征ｎｃ－ Ｓｉ：Ｈ 膜约高两个数量级的电导率,其σ值可高达１０－ １ ～１０１ Ω－１ｃｍ －１ 。这种高电导率来源于ｎｃ－ Ｓｉ（Ｐ）： Ｈ 膜中有效电子浓度ｎｅ 的增加、Ｓｉ 微晶粒尺寸ｄ 的减小和电导激活能ΔＥ的降低。