埋氧层对SOI/玻璃键合的影响及其键合工艺的改进

运用阳极键合技术,对绝缘体上硅(SOI)/玻璃进行阳极键合实验,发现当埋氧层厚度超过500nm时,键合很难成功.分析了SOI埋氧层厚度对耗尽层电压降及键合静电力的影响,得出由于埋氧层的分压作用,耗尽层的压降减小,键合静电力减弱,导致键合失败.通过设计高压直流和高压脉冲两种输出方式的电源系统,提高氧负离子的迁移速率从而提高键合速度.从平板式阳极引一根探针电极到SOI器件层表面,使键合电压直接加在耗尽层上,避免埋氧层厚度对键合的影响,提高键合静电力.实验表明,通过改进的键合设备能实现不同氧化层厚度的SOI片与玻璃间的键合,该设备还适用于其他异质材料间的阳极键合.     

F~-离子和Ti~(4+)离子在CaO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃晶化时的作用

在ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２（ＣＡＳ）系玻璃中单独引入Ｆ－离子或Ｔｉ４＋离子,以及同时引入Ｆ－离子和Ｔｉ４＋离子,通过ＤＴＡ（差热分析）、ＸＲＤ（Ｘ－射线衍射）、Ｒａｍａｎ、ＸＰＳ（光电子能谱）和ＳＥＭ（扫描电镜）方法进行了研究。结果表明在ＣＡＳ系玻璃中一部分Ｆ－离子取代非桥氧离子处于玻璃网络内部,另一部分Ｆ－离子处于玻璃网络间隙,Ｆ－离子能促使ＣＡＳ系玻璃分相,在稍高于Ｔｇ的某一温度热处理时,ＣａＦ２晶体首先从玻璃中析出;Ｔｉ４＋离子对玻璃晶化影响不大,在稍高于Ｔｇ的某一温度热处理时,加Ｔｉ４＋离子和不加Ｔｉ４＋离子的玻璃首先析出的晶相均是钙长石（ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）;在ＣＡＳ系玻璃中同时引入Ｆ－离和Ｔｉ４＋离子时,在稍高于Ｔｇ的某一温度热处理后首先析出的晶体是ＣａＦ２和钙长石（ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）,Ｆ－离子和Ｔｉ４＋离子混合使用能更好地促进ＣＡＳ系玻璃的晶化。     

Er3+/Yb3+共掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷中新的能量传输过程

为了研究铒离子的发光和氟氧化物玻璃中形成的氟化物微晶的关系，制备了三种掺饵的氟氧化物玻璃，用X射线衍射分析了样品中形成的氟化物微晶，从632.8nm激光激发时间的发射光谱中，首次发现了一种新的氟氧化物玻璃基质发光的现象。在氟氧化物玻璃中如果没有形成氟化物微晶，铒掺杂于玻璃中,632.8nm激光激发时激发态的铒离子容易将能量传递给基质并引起基质发光；如果将镱和铒离子共同掺入氟氧化物玻璃中，容易形成含稀土铒镱的氟化物微晶，含微晶的玻璃又叫玻璃陶瓷，由于氟化物的声子能量较小，632.8nm激光激发时激发态的铒离子的无辐射弛豫几率较小，铒离子的发光较强，在玻璃中形成含稀土氟化物微晶可以减小基质的发光强度，这是提高铒离子发光的有效手段之一。     

掺Er3+离子碲酸盐玻璃的光谱性质研究

测量了掺Er3 离子碲酸盐玻璃的吸收光谱和荧光光谱,经荧光光谱测试发现掺Er3 离子碲酸盐玻璃的荧光半高宽可达80 nm,应用McCumber理论计算了1 531 nm处的受激发射截面可达7.5×10-21cm2.对Er3 离子在不同基质玻璃中光谱特性的比较发现,Er3 离子在碲酸盐玻璃中具有相对较高的受激发射截面和宽的荧光半高宽.     

氧氟微晶玻璃中稀土离子分布对红外发光性能的影响研究

探索氧氟微晶玻璃中氟化物纳米晶内稀土离子的分布状态及调控方法,对实现稀土离子的高效红外辐射发光具有重要意义。实验制备了含PbF_2:Er~(3+)纳米晶的微晶玻璃,采用X射线衍射、高分辨透射电镜以及电子能量损失谱等方法证明,微晶玻璃中大部分稀土离子富集到PbF_2纳米晶体中,并且氟化物纳米晶中稀土离子分布不均匀,存在富集相。在此基础上,采用共掺光学惰性Y~(3+)的方法调控氧氟微晶玻璃氟化物纳米晶中活性稀土离子的分布状态,发光性能测试显示氟化物纳米晶中活性稀土离子的富集与团簇被有效抑制,Er~(3+)离子在2.73μm波段、Tm~(3+)离子在1.47μm波段、Ho~(3+)离子在1.2μm波段的发光显著增强。     

Er3+离子掺杂的碲酸盐玻璃光谱性质分析

用976 nm光激发测量了室温下掺Er3 碲酸盐玻璃的上转换发光,讨论了上转换发光机制.同时测量了掺Er3 离子碲酸盐玻璃的吸收光谱和荧光光谱,发现掺Er3 离子碲酸盐玻璃的荧光半高宽可达80 nm,应用McCumber理论计算了1 531 nm处的受激发射截面可达0.75×10-20cm2.对Er3 离子在不同基质玻璃中光谱特性的比较,发现了Er3 离子在碲酸盐玻璃中具有相对较高的受激发射截面和宽的荧光半高宽.     

银硼磷玻璃系统的形成区、电导和离子传输研究

制备了AgX-Ag_2O-P_2O_5-B_2O_3(X=Br,Cl)系统快离子玻璃样品,确定了其玻璃的形成区,测量了该系统玻璃的离子电导率、迁移数、玻璃转变温度和红外光谱。提出了该系统中银离子迁移的结构模型,玻璃是BO_3、BO_4、PO_4基团和Ag~+离子、Br~-离子或Cl~-离子组成的。玻璃中AgX、Ag_2O和B_2O_3/P_2O_5含量越多,电导率就越大。电导率随组成的变化从结构和化学键的观点进行了解释。     

CuX-Cu_2O-P_2O_5和AgX-Ag_2O-P_2O_5系统玻璃的形成范围、结构和电导性

从玻璃形成区、离子电导性、激活能和红外光谱方面比较了CuX-Cu_2O-P_2O_5和AgX-Ag_2O-P_2O_5(X=I、Br、Cl)系统的性质。发现两者的形成范围均为Cu_2O(Ag_2O)/P_2O_5<3;玻璃网络基本相似;电导率随温度的升高和CuX(AgX)含量的增加而增大,有一个极值在形成区内(或在形成区的边界上)。在各组分含量相同时,Cu~+离子玻璃的T_2比Ag~+离子玻璃的高。在银快离子玻璃系统中,当用Cu~+置代Ag~+时,玻璃具有相似的特征。     

稀土离子掺杂玻璃的制备与发光性能分析

稀土离子掺杂玻璃是良好的发光基质材料,广泛地应用于激光、光学放大器、光通讯等多方面。该文通过对稀土离子掺杂高硅氧玻璃的制备与发光性能进行分析,旨在提出稀土离子掺杂高硅氧玻璃的制备工艺,充分挖掘稀土离子掺杂高硅氧玻璃的发光性能,为稀土离子掺杂高硅氧玻璃的应用提供理论依据与实践指导。     

含Sm稀土硼硅酸盐玻璃的形成区及吸收谱线

使用传统玻璃制造工艺,可以制得高含量的稀土硼硅盐酸玻璃。通过实验,得到稀土硼硅酸盐玻璃的形成区。与此同时,研究了稀土硼硅酸盐玻璃的吸收光谱。所有得到的数据表明稀土离子在玻璃结构中起着重要的作用。     

埋氧层及铝层对SOI／玻璃静电键合的影响

介绍了SOI／Pyrex玻璃静电键合的实验过程和实验现象,利用电流表对静电键合电流进行测量。发现埋氧层厚度越厚,键合电流越小,键合波扩散速度越小。提高键合电压,能有效增大键合电流及加快键合速度。实验也表明玻璃表面溅射铝层对键合产生较大影响。理论分析了产生这些现象的原因,得出埋氧层厚度和键合电压与静电力的关系式。还提出从阳极引一探针电极到SOI器件层,提高玻璃耗尽层与器件层之间电压,实现厚埋氧层SOI片与玻璃键合的方法。     

Mg与SiO2玻璃反应组织、动力学及性能特征

通过Mg与SiO2玻璃间反应的研究,获得了由层状组成的反应组织.实验发现:层厚由表及里呈连续细化的变化规律;反应温度越高,反应层及层片厚度增加;反应时间延长,反应层及层片厚度增加.Mg与SiO2反应动力学呈线性关系,其原因是A层段层状存在显微裂纹,显微裂纹的存在使本应呈现非线性规律的Mg向SiO2扩散反应动力学发生了改变.整个反应组织与心部Mg基体结合良好,硬度由表及里呈连续变化,Mg与SiO2玻璃反应获得的是一种典型的梯度材料.     

乙二胺四乙酸二钠对钛合金表面羟基磷灰石涂层的影响

采用水热电化学方法在Ti6Al4V基体表面沉积羟基磷灰石（HA）涂层,研究乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）对HA涂层的物相组成、形貌、结合强度及生物相容性的影响.结果表明,电解液中无论添加EDTA-2Na与否,水热电化学沉积得到的仍为结晶度较高、生物相容性较好的HA涂层;不同的是,与不添加EDTA-2Na的涂层相比,添加EDTA-2Na后沉积得到的HA晶体形貌发生较大改变.随着EDTA-2Na浓度的增加,HA晶体从长薄片状到花瓣状以及纤维带状;HA涂层（002）晶面衍射峰强度随着EDTA-2Na浓度的增加逐渐减弱,涂层厚度也随之减小;HA涂层与基体的结合强度,随EDTA-2Na浓度的增加先增大后减小,在浓度为7.5×10^-4 mol·L^-1时达到最大值16.8 MPa.     

Cu_2O微晶玻璃的制备及其物性研究

以石英玻璃片为基底,通过碱腐蚀的方法得到一层Na2O型硅酸盐玻璃,通过与铜氨络合物溶液发生离子交换,用Cu取代Na形成硅酸铜玻璃层,然后经过在不同温度下进行严格控制的成核晶化过程,形成Cu2O的微晶玻璃.通过扫描电镜方法观察所得样品的表面形态,并用X射线、吸收谱分析得到所制备的Cu2O微晶玻璃的一些物性,并对其结构物性加以分析.     

Kovar与K4玻璃阳极焊接机理及影响因素

分析了Kovar合金与K4玻璃阳极焊的结合机理和主要工艺参数对连接过程的影响,提出了金属与玻璃的连接机理为电场和温度场作用下的离子迁移、复合氧化物过渡层的生成和沉积,电压、温度、压力及试样表面质量是影响离子迁移和结合的主要因素,相匹配的热膨胀系数是防止开裂保证良好连接的必要条件。     

化工设备搪玻璃设计的优化

探讨高温刚度、内在应力、结构设计等对搪玻璃设备质量的影响,提出搪玻璃设备基体厚度选择应适中,既要遵循薄膜理论,也要兼顾搪玻璃本身的特点,尽量使搪玻璃层应力水平不处在高峰区,以此来保证搪玻璃层不被破坏.同时也阐述了对设备高应力区还有必要通过结构优化来降低金属基体与搪玻璃层的应力水平.     

应用网络理论研究地幔流体的形成机制

上地幔的不均一性尤其表现在挥发性组分（CO₂,H₂O,H₂,CO,S,Cl,F,CH₄等）和碱金属的含量及分布特征上。地幔中存在过富含碱金属和其它轻元素的独立流体,它是以挥发性组分为主的富含Si的碱质流体。我们应用网络理论通过对地幔熔体结构的分析来讨论地幔流体的形成机制。熔体是由以［SiO₄］为核心的聚合体构成的。挥发性组分填充在聚合体空隙中,或者挥发性组分以及它们的离子、K、Na等元素通过离子键或范德华力与［SiO₄］,Mg,Fe等聚合而形成聚合体。这种聚合体通过主价键形成一种立体网状排列的结构——网络结构。在原始地幔中网络是各向等强的,即结构中的离子或分子团的分布呈随机无序状态,当有剪切力作用时,网络中最弱的键会遭到破坏,从而使网络结构发生调整并在新的环境下寻求新的结构上的平衡状态。地幔熔体网络中最弱的键是范德华键和Na,K与[SiO₄]之间的离子键,这些键首先被破坏。网络结构的调整导致熔体粘度的变化,使网络中杂乱分布的各种离子和挥发性组分重新分配。这个过程是散布于网络中的挥发性组分和K,Na,以及不能进入[SiO₄]或与之形成主价键的不相容元素、成矿元素从网络中分离出来形成独立的流体相。     

TiO2-SiO2凝胶玻璃涂层的耐水性

TiO2-SiO2系列玻璃具有优良的化学稳定性,采用溶胶-凝胶法制备玻璃涂层,可望提高一般玻璃的耐水性.研究结果表明,凝胶的化学组成及合成工艺均影响聚合物的类型,所以影响到涂层质量和基材的耐水性.当凝胶的化学组成为5TiO2-95SiO2,溶剂量R=0.8-1.2, 加水量γ=0.75-0.98合成,涂层经500 ℃热处理,可使一般Na2O-CaO-SiO2玻璃的耐水性提高25%-47%.     

反向凝固钢带母带与凝固层间焊合的研究

研究了反向凝固钢带母与凝固层之间的焊合,分析了反向凝固钢带的组成,焊合的条件及影响焊合的因素,结果表明,母带与凝固层中可以实现良好的焊合,焊合的条件是母带表面产生部分熔化,钢液过热度对焊合有一定影响。     

MCO和MCONa^＋中CO催化活化的成键能研究（Ⅱ）

使用相对论赝势从头计算方法和成键能判据研究了模型化合物ＭＣＯ和ＭＣＯＮａ＋（Ｍ＝Ｒｕ，Ｐｄ）的电子结构，讨论了其中的化学键及Ｎａ＋的助催化作用．得出在单独Ｒｕ、Ｐｄ情况下ＣＯ不被活化，其原因在于金属与ＣＯ的主要作用是ＣＯ的弱反键占据轨道５σ电子到金属空ｄ轨道的配位，ＣＯ的弱反键轨道上减少电子的占据不仅不能使ＣＯ的键削弱反而有少许增强；当有Ｎａ＋参与时增强了金属ｄ电子到ＣＯ反键轨道２π的反馈能力，从而使ＣＯ键被削弱而得到活化．计算还表明Ｎａ＋的作用相当于空间电荷