热处理对以Al2O3为绝缘层的并五苯薄膜晶体管性能的影响

采用阳极氧化法制备了Al_2O_3绝缘材料,并制备了以Al_2O_3为绝缘层的并五苯薄膜晶体管器件(OTFT)。Al_2O_3绝缘层经过10 min 350℃氢热处理后,OTFT迁移率比未经氢热处理的增大近20倍,且阈值电压降到了-7 V。Al_2O_3膜MIS结构电容—电压(C–V)特性的平带电压平移量数据表明,Al_2O_3膜经过热处理后,并五苯半导体与Al_2O_3绝缘体界面处以及绝缘体内缺陷态密度显著地降低,Al_2O_3绝缘层和并五苯半导体层之间的接触得到改善,这使得经热处理Al_2O_3膜的OTFT器件性能得到显著的改善。     

Si—(SiO_2)—Al_2O_3结构的电子束辐照效应

一、引言在半导体技术中,单层Al_2O_3膜及Al_2O_3—SiO_2结构的双层复合膜早已引起了人们的重视.MAS及MAOS器件中用Al_2O_3及Al_2O_3—SiO_2作为绝缘栅,具有较高的稳定性和可靠性。Al_2O_3膜对钠离子有阻挡作用,又有一定的抗腐蚀能力,这些特点使它用作钝化膜也越来越普遍,特别是因为Al_2O_3的抗辐射性能良好,研究Al_2O_3—Si及Al_2O_3—SiO_2—Si结构的辐射效应,直接关系着电子器件在原子能技术中的应用,随着原子能技术的发展及广泛应用,这类课题日益为人们所关切。     

氧化铝膜的性质、制备方法及在MAOS器件中的应用

本文是我们关于Al_2O_3膜的研究工作的初步总结,内容包括:(1)用AlCl_3水解法在硅片上生长Al_2O_3膜的装置和工艺;(2)用椭圆度仪和容压法,对Al_2O_3膜的折射率、介电系数、表面电荷密度及在MAOS结构中表面电荷密度随SiO_2膜厚变化情况等的测定结果;(3)应用Al_2O_3膜试制成的MAOS器件的结构、特性和参数。研究结果表明:Al_O_3膜作为一种钝化膜可以对器件的稳定性带来好处,采用MAOS结构可以制得低闪电压的n沟道增强型场效应集成电路。     

疏水性Al_2O_3膜在真空膜蒸馏中的应用

采用表面接枝改性法,将十六烷基三甲氧基硅烷(C16)接枝于陶瓷膜表面,获得疏水性Al_2O_3膜。傅里叶红外光谱结果表明,C16接枝到陶瓷膜表面;接触角实验结果显示:接枝C16分子后的Al_2O_3膜表面呈现疏水特性,接触角为158°。将改性后的Al_2O_3膜应用于真空膜蒸馏(VMD)的脱盐实验中,结果表明:在料液流速160 L/h、料液温度70℃、真空度0.095 MPa时,VMD过程可以获得较高渗透通量。将疏水性Al_2O_3膜应用在VMD过程的稳定性实验中,在300 min的运行过程中,渗透通量基本稳定在20 kg/(m~2·h),脱盐率大于99.9%。     

ZrO2改性Al2O3纳米介孔材料性能研究

采用化学沉淀法制备了ZrO_2、Al_2O_3与ZrO_2-Al_2O_3材料,利用X射线衍射分析考察了焙烧温度对材料的结构性能的影响;利用ZXF-6型自动吸附仪分析了ZrO_2与Al_2O_3之间的相互作用对织构性能的影响;利用氨气程序升温脱附测试了各材料酸性位和酸量大小及其变化.结果表明,ZrO_2和Al_2O_3之间的相互作用对结构性能和织构都有稳定作用,1 000℃高温老化后的ZrO_2-Al_2O_3以四方相的ZrO_2和γ-Al_2O_3两种物相存在,比表面积为88 m2/g,孔容为0. 22 m L/g,孔径为9. 8 nm,属于纳米介孔材料.新鲜材料表面酸性大小排列顺序为,ZrO_2Al_2O_3ZrO_2-Al_2O_3,老化后的ZrO_2-Al_2O_3表面酸性不稳定,有待继续改进.     

Co-Mo共掺杂Al2O3电子结构及透射率的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征Al_2O_3,Co、Mo单掺杂以及Co-Mo共掺杂Al_2O_3的电子结构和光学性质.计算结果表明:Mo单掺杂以及Co-Mo共掺杂Al_2O_3的结合能较低,比较容易合成.Co、Mo掺杂均属于n型掺杂,能够提升掺杂体系的载流子浓度,改善Al_2O_3的导电性.掺杂体系的杂质能级主要由Co-3d态电子和Mo-4d态电子组成,这些杂质能级是改变掺杂Al_2O_3光学性质的内在原因.掺杂后,吸收光谱发生红移现象,且光学性质变化主要集中要低能量范围.本征Al_2O_3薄膜在200～800 nm范围内的透射率约为92%,Mo单掺杂和Co-Mo共掺杂Al_2O_3在600～780 nm波段内的透射率高达93%～98%,在200～280 nm的短波紫外光区域,Co单掺杂的透射率最高可达95%.因此,三种掺杂Al_2O_3适用于制备各类光学透射膜.     

~(75)A_S~ 离子注入的AI_2O_3膜抗腐蚀性的研究

本文研究了用~(75)A_s~ 离子注入的Al_2O_3膜的抗腐蚀性。Al_2O_3膜在磷酸中的最小腐蚀速率(或最佳的~(75)A_s~ 杂质浓度)能根据实验结果和类高斯离子射程分布得到。实验结果表明,注入离子的Al_2O_3膜在H_3PO_4—CrO_3溶液中的腐蚀率要比未注入的Al_2O_3膜在相同条件下的腐蚀速率小10倍以上。因此,甚至在酸中,离子注入在改善材料表面层的抗腐蚀性方面也是有希望的技术。     

尼龙用低光活性消光剂的研制

研究了不同改性方法和膜中SiO_2、Al_2O_3、Mn_3(PO_4)_2的相对量对锐钛型TiO_2性质的影响。在碱性解质pH≥7的条件下沉积SiO_2、Al_2O_3和Mn_3(PO_4)_2于TiO_2表面,能得到一种在水和已内酰胺中具有优良分散性的抗光的尼龙用消光剂。     

碱金属氯化物在载体γ—Al2O3上存在状态的研究

本文用X-射线衍射、透射电子显微镜、选区电子衍射研究了LiCl/γ-Al_2O_3、KCl/γ-Al_2O_3、CsCl/γ-Al_2O_3诸体系,结果表明,加热KCl与γ-Al_2O_3或者CsCl与γ-Al_2O_3的混合物,KCl、CsCl能在γ-Al_2O_3表面呈单层分散,它们的最大单层分散量分别为0.051gKCl/100m~2γ-Al_2O_3,0.082gCsCl/100m~2γ-Al_2O_3,而加热LiCl和γ-Al_2O_3混合物时,LiCl则和γ-Al_2O_3反应生成体相化合物Li_2O·5Al_2O_3。     

铁铬铝合金晶粒长大及合金中稀土元素

研究了不同稀土含量铁铬铝合金,在高温下晶粒长大及界面结构。结果表明:在1200℃以上高温,稀土组元(以La为主)对抑制合金的晶界长大有一定效果,La_2O_3可作为TiN相析出的形核中心,细小TiN质点可在晶界上出现,阻碍晶界迁移;在变温过程中,La向界而扩散,在晶界以La_2O_3形式出现,同时稀土加速氧穿过氧化膜向基体中渗透,导致Al_2O_3及La_2O_3在基体中形成。     

DIMOX工艺制备复合材料熔体表面Mg蒸气扩散动力学研究

从热力学角度分析了Al-Mg-Si合金直接氧化生长Al2O3/Al复合材料工艺过程中,熔体表面Mg蒸气层的存在,按照气体扩散传质支力学原理,解析了Mg蒸气层的厚度。结果表明：熔体上方Mg蒸气层的厚度δ与熔体表面距坩埚上沿的距离L成正比,坩埚上沿处O2的摩尔分数增加,Mg蒸气层厚度减小。Mg蒸气层厚度与材料自氧化生长速度密切相关。     

MgO/Si3N4复合材料表面致密层的形成机理

研究发现MgO/Si3N4复合材料具有自阻碍氧化的性能,氧化时其表面能自发生成一层阻碍进一步氧化和提高抗侵蚀的致密层,添加Al,Si可以加厚、加宽致密层.在此基础上,研究了无添加剂和添加Al,Si的致密层的形成机理、组成和结构.提出转换氧分压为衡量气态氧化物SiO和Al2O的逸出标准,并确定气态的SiO或Al2O可以在氧化层内部生成以及由于它们在表面的再氧化和反应使表层内形成了致密层的机理.     

锥筒浇包余液体积及体心矩的锥体平面解析法

为求取锥筒形侧浇浇包中金属余液在现底前、后的体积和体心矩,本文采用了“锥体平面解析法”。其方法是将余液形成的斜截圆锥台的体积和体心矩的三维问题转化成千面解析几何中求面积和面心矩的平面问题来求解,从而简化了计算过程。     

熔渣中卤离子行为的研究

研究了碱土金属氧化物+卤化物+氧化铁熔渣中卤离子的行为。结果表明,氯离子和氟离子在元素周期表中虽属同一族,但由于其离子半径的差异而在炉渣中表现出完全不同的行为。在相同条件下,用氟离子取代氯离子降低渣中氧化铁的活度,但相图的均一液相区变窄。渣中 Fe~(3+)/Fe~(2+)比随 MO/MCl_2(M=Ca,Sr 或 Ba)比的降低而降低,而 MO/MF_2 比的变化不影响 Fe~(3+)/Fe~(2+)比。     

选区激光熔化成型过程的球化现象研究

为获得高致密及高精度金属零件,弱化甚至消除选区激光熔化快速成型过程的球化现象十分必要。本文从理论上分析金属熔池球化演变机制以及弱化球化的方法,发现熔池的气液界面有使熔池发生球化的倾向;如对上一层基础有一定的重熔量,则熔池分为熔化粉末所形成的上部熔池以及熔化基础形成的下部熔池,下部熔池不会发生球化,且对上部熔池的球化趋势起阻碍作用;上部熔池的液固界面为熔液因重力下坠与基板界面形成的液固界面,视熔液与基板的润湿性的好或坏,对熔池球化具有促进或阻碍作用。因此,保证对上一层具有足够的重熔量可有效弱化球化现象。采用铜基合金粉末进行的单道熔池成型以及多层块状金属实体成型实验也验证了上述分析。     

金属粉末激光选区烧结过程的特征探讨

采用激光选区烧结的方法,对Ni基合金粉末进行了一系列激光烧结成形试验.在试验的基础上,阐述了用激光直接熔化金属粉末,烧结成形金属零件的一些基本特征,这主要包括在激光烧结成形过程中的熔池球化特征、熔体流动特征和动态凝固组织特征.分析了熔池球化现象对烧结成形的不利影响,提出了减少粉层厚度和加大激光功率,可避免熔池球化现象的出现.进一步探讨了烧结过程的基本规律和烧结成形的基本机理,为金属粉末的直接激光烧结成形提供了依据.     

Diffusion mechanism in molten salt baths during the production of carbide coatings via thermal reactive diffusion

The diffusion mechanism of carbide-forming elements from a molten salt bath to a substrate surface was studied in this research, with particular focus on the processes occurring in the molten bath at the time of coating. Metal, oxide, and metal-oxide baths were investigated, and the coating process was performed on H13 steel substrates. Scanning electron microscopy and electron-probe microanalysis were used to study the coated samples and the quenched salt bath. The thickness of the carbide coating layer was 6.5 ±0.5, 5.2 ±0.5, or 5.7 ±0.5 μm depending on whether it was deposited in a metal, oxide, or metal-oxide bath, respectively. The phase distribution of vanadium-rich regions was 63%, 57%, and 74% of the total coating deposited in metal, oxide, and metal-oxide baths, respectively. The results obtained using the metal bath indicated that undissolved suspended metal particles deposited onto the substrate surface. Then, carbon subsequently diffused to the substrate surface and reacted with the metal particles to form the carbides. In the oxide bath, oxide powders dissolved in the bath with or without binding to the oxidative structure (Na₂O) of borax; they were then reduced by aluminum and converted into metal particles. We concluded that, in the metal and oxide baths, the deposition of metal particles onto the sample surface is an important step in the formation of the coating.     

脉冲激光填丝焊接薄板熔池流动行为分析

本文使用VOF方法对熔池自由表面进行追踪,将焊丝简化为熔滴,建立了脉冲激光填丝焊接薄板三维数值模型,揭示了脉冲激光填丝焊接0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板熔池流动行为,通过焊缝余高尺寸及熔合线形貌验证了模型的可靠性.结果表明,熔滴作用前,熔池上表面区域主要存在由表面张力导致的熔池边缘向熔池中心的流动,最大速度出现在熔池中部且指向熔池下表面,达到了m/s量级;在熔池下表面区域的流动形式是表面张力及熔池中心流动共同作用的结果,在下部形成两个方向相同的涡流;焊丝的熔入对熔池流场有显著的影响,熔滴对熔池的冲击作用改变了熔池原有的对流方向,使表面张力主导的熔池对流特征消失;熔滴熔入过程中熔池最大速度出现在熔滴熔入位置,约为1.74 m/s.在熔滴冲击与熔池表面张力联合作用下,熔池表现出振荡特性,随后熔池内流动再次回到由表面张力驱动的对流形式.激光脉冲结束后,熔池下部固液界面继续向母材区域扩展约3-4 ms,这种现象与激光的脉冲作用、熔池内的流动及Hastelloy C-276的物性参数有关.     

复合管离心铸造工艺中的渗流传热过程

通过分析离心力场作用下铝熔液在Al2O3短纤维多孔介质内的渗流传热现象，考虑离心惯性力对渗流传热过程的影响，建立了多孔介质渗流传热模型，研究分析了复合管铸造工艺中离心渗透过程的流场和温度场瞬态变化规律，计算结果表明，在渗透区域，随时间的延长，渗透前沿不断推进，复合层温度逐渐上升，在未渗透的多孔预型区，固相颗粒温度基本不变，转速和孔隙率对渗流速度场的影响较大，对温度场的影响相对较小，进口处渗透速度很高，会形成急速的紊流状态，使复合材料内部形成气孔，研究结果对于离心铸造的工业设计及开发复合材料具有一定的指导作用。     

钢包工作衬用无碳预制块的研制与应用

以高铝刚玉为骨料,电熔镁砂、氧化铝微粉和氧化硅微粉为基质料,研制了钢包工作衬用无碳预制块·结果表明:MgO与Al2O3反应形成尖晶石伴随的体积膨胀效应使预制块获得了较小的烧后线收缩率·与传统的Al2O3-MgO-C砖相比,由氧化物微粉结合的预制块具有较低的显气孔率,较高的高温抗折强度和良好的抗渣性·现场实际应用结果表明,用预制块砌筑的钢包工作衬具有较好的保温效果,能够有效地减小精炼过程中钢水的温降,并可以有效地防止钢水增碳,有利于低碳钢和超低碳钢的生产·