用变角XPS技术定量计算超薄SiO2层厚度

采用变角XPS技术分析单晶Si和非晶Si衬底上覆盖SiO2薄层的样品,比较变角XPS定量计算超薄SiO2层厚度的几种方法及特点,从而获得一种比较可靠稳定的分析计算方法.实际应用证明,变角XPS技术可用于MOS集成器件的超薄栅氧化层厚度常规分析和测试.     

用于RF无源器件的氧化多孔硅隔离层技术

为了提高片上射频(RF)无源器件的性能,可以利用氧化多孔硅厚膜隔离硅衬底来降低硅衬底的高频损耗.通过采用Serenade SV建模对共面波导传输性能的分析,计算了不同厚度的氧化多孔硅隔离层硅衬底的损耗.结果表明氧化多孔硅(OPS)隔离层能够极大地降低硅衬底在高频条件下的损耗.实验制备过程中采用电化学阳极氧化法在n+衬底上制备了多孔硅厚膜,继而将孔隙度大于56%的多孔硅样品利用两步氧化法氧化为氧化多孔硅厚膜,有效地解决制备过程中的隆起失效和崩裂失效问题.测量了多孔硅的生长速率和氧化多孔硅的表面形貌.制作了一个氧化多孔硅隔离层上的5 nH的Cu平面电感,在2.4 GHz时电感的品质因数(Q值)超过了6.     

用变角XPS技术定量计算超薄SiO2层厚度

采用变角XPS技术分析单晶Si和非晶Si衬底上覆盖SiO2薄层的样品,比较变角XPS定量计算超薄SiO2层厚度的几种方法及特点,从而获得一种比较可靠稳定的分析计算方法。实际应用证明,变角XPS技术可用于MOS集成器件的超薄栅氧化层厚度常规分析和测试。     

压电声波导中的水平剪切表面波

从理论上分析了压电声波导中水平剪切表面波的特性.针对电短路和电开路两种边界条件导出了色散方程,给出了导波层内的位移和电势分布.计算结果表明,衬底厚度只在一定的频率范围内对表面波有影响;表面波的机电耦合系数随着导波层和衬底厚度的减少而增加,当导波层较薄时,出现波的截止现象.所得结果可能对表面声波器件的设计和制作有一定的帮助作用.     

SHH应力下超薄栅氧PMOS器件退化研究

对超薄栅氧PMOS器件衬底热空穴(SHH)应力下SILC(应力感应泄漏电流)特性和机理进行研究。研究结果表明:在SHH应力下,栅电流在开始阶段减小,这是正电荷在氧化层中积累的结果;随后栅电流慢慢地增加,最后,当在氧化层中积累的正电荷密度达到一个临界值时,栅上漏电流迅速跳变到较大数量级上,说明器件被击穿;当注入空穴通过Si—O网络时,随着注入空穴流的增加,化学键断裂的概率增加;当1个Si原子的2个Si—O键同时断裂时,将会导致Si—O网络不可恢复;Si—O键断裂导致氧化层网络结构发生改变和损伤积累,最终导致氧化层破坏性被击穿。     

含左手材料四层平板波导的模式特性

【目的】研究一个中间两层为左手材料,覆盖层和衬底层为右手材料的四层平板波导(RHM-LHM-LHMRHM)系统。【方法】用数值计算波导的色散曲线,画出不同模式的电场分布图。【结果】该波导存在TE0模和TM0模,高阶模式的TE模和TM模会出现双模现象,在特定的波导层厚度下,TEm模和TMm模的有效折射率相同。缓冲层的厚度和介电常数越大,TM模的双模现象越显著。模系数m为奇数或偶数的电场分布图相似,但波导层厚度越大,其电场振荡越强,而缓冲层的电场振荡基本不变。【结论】通过控制左手材料的介质参数可以灵活改变波导的模式特性。     

氮化铝多层膜制备及其声表面波器件性能表征

采用直流磁控溅射方法,在硅衬底与超纳米晶金刚石衬底上沉积生长了氮化铝(0002)择优取向薄膜,研究了不同衬底对氮化铝薄膜应力的影响,并以此氮化铝多层膜为基础通过光刻加工得到声表面波器件,进而对其声学性能进行了分析。结果表明,在硅基底上沉积的氮化铝薄膜存在压应力,而在超纳米晶金刚石薄膜上生长的氮化铝薄膜表现出拉应力,这可能是因为界面应力平衡诱导产生的结果。氮化铝多层膜声表面波器件表现出较强的共振信号,硅衬底上声表面波器件的频率温度系数为-38 ppm/℃,超纳米晶金刚石夹层的引入可有效改善器件的温度稳定性使频率温度系数减小到-28 ppm/℃,同时也显著地提高了机电耦合系数约达0.3%.     

Al掺杂对ZnO薄膜晶体结构的影响

采用溶胶-凝胶工艺在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜,利用X射线衍射仪对薄膜的晶体结构进行了分析讨论.结果表明,当掺杂量Al3 浓度增大时,晶体产生的张应力使晶格常数变大,衍射峰向小角度方向移动;相反,当Al3 浓度减小时,压应力使衍射峰向大角度方向移动.     

面向太赫兹波段的负曲率光纤设计及数值研究

文章设计了一种基于环烯烃共聚物(cyclic olefin copolymer, COC)的空芯负曲率光纤(negative curvature fiber, NCF),分析结构参数光纤芯径、管径和毛细管厚度对光纤限制损耗的影响,并对参数进行优化,使得单包层NCF在2.0～2.5 THz频率范围内限制损耗为10^-4～10^-5 dB/m,损耗最低值可降到8.90×10^-5 dB/m;引入内包层管破坏常规负曲率光纤的对称性,使纤芯模式与内包层管壁模式进行耦合,从而增加x和y偏振方向的折射率和损耗差异产生双折射;对影响光纤双折射特性和限制损耗的因素进行分析,在2.0～3.0 THz频率范围内双折射系数可达到10^-4～10^-5。该文结果为太赫兹NCF的长距离传输、偏振敏感等应用提供了一条新的途径。     

一种计算纳米CMOS器件中应力致界面态的方法

在纳米CMOS器件中,负栅压温度不稳定性、热载流子注入效应和栅氧化层经时击穿等应力使得Si/SiO2界面产生界面态,引起器件参数的退化.随着CMOS器件不断缩小,这种退化将严重制约器件性能.提出了一种改进的计算纳米CMOS器件中应力产生界面态的方法,能够对应力产生的界面态进行定量描述.该方法在电荷泵基础上测量纳米小尺寸器件初始状态和应力状态下的衬底电流,提取电荷泵电流(Icp),计算出应力产生的界面态密度.测量过程中,脉冲频率固定不变,降低了频率变化所带来的误差.     

集成光子器件封装形式对器件性能的影响

集成光子器件封装过程中,波导芯片与阵列光纤对准耦合完成之后,需用紫外光固化胶进行固接,从而实现光路的互连。针对1×4通道平面波导芯片与阵列光纤的固接,以粘接区域为研究对象,通过-40~80℃的温度循环,采用有限元法分析各种固接形式的应力集中点、应力双折射、耦合损耗的变化规律及其因素;最后通过比较各种固接形式的仿真结果,得出结论,从而指导实验。结果表明:在-40~80℃范围内,温度对粘接面的应力双折射和耦合损耗的影响很小;双盖板固接形式对器件性能的影响最小,斜8°固接形式的效果最差。     

磁控溅射Cu膜之Cu/SiO2/Si结构的应力

采用红外光弹测量法用磁控溅射淀积在SiO2/Si晶片表面的Cu膜在Si衬底中引入的应力。结果表明：SiO2在Si衬氏中引和张应力，而Cu在Si衬氏中引入压应力，在Cu/SiO2/Si结构中，随SiO2膜厚减小和Cu膜厚增大，Si衬底中张应力逐渐减小，最终转为压应力。同时比较、分析了理论估算值和实验结果的差异，预示和分析了Cu引线的可靠性。     

含左手介质的三层介质平板波导的转移矩阵和本征方程的分析

文章对导波层是左手介质,而覆盖层和衬底层是常规介质的三层介质平板波导进行了研究,从TM波的波动方程出发,根据电磁场的边界条件,推导出导波层TM波的转移矩阵和模式本征方程。并通过数值计算得出了这种平板波导有效折射率与厚度的关系图,从而得出它与常规介质波导的不同点。     

Si/Mo结构烧结应力随烧结温度的变化

提出了一种新的低温烧结硅/钼结构的方法.根据热弹性理论和复合材料层间应力理论,分析了不同烧结温度下硅/钼结构的层间应力情况,并采用红外光弹系统测量了硅片中的应力分布.实验结果表明,硅片中的应力分布随烧结温度的不同而不同,应力随烧结温度的降低而减小.将实验结果与理论结果进行比较,发现两者吻合较好,从而验证了理论分析的正确性.     

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。     

稻叶分段硅同位素组成及硅、钾、钠、钙、镁分布特征

 稳定性硅同位素在植物体内的组成模式对研究硅生物循环、植物硅积累的机理具有重大意义。通过水培试验,研究了成熟期水稻叶内硅同位素组成及Si、K、Na、Ca和Mg营养元素的分布情况。试验结果表明,将水稻叶沿长轴按叶鞘、叶片基段、叶片中段和叶片顶段4部分划分后,各段的Si质量分数和δ³⁰Si值都存在显著差异,并呈现从叶下部到上部逐渐增加的一致趋势。在测定的其它营养元素中,只有Ca在水稻叶中的分布与Si类似,K和Na在叶鞘中的质量分数高于叶片,Mg在叶不同部位质量分数没有显著差异。本试验中水稻叶不同部位δ³⁰Si值变化范围是-0.25%～0.23%,超出了目前已知陆生植物样品δ³⁰Si值的变化范围（-0.17%～0.25%）。试验结果显示了水稻叶内硅分布主要受蒸腾作用的影响,硅同位素在叶中的分馏属于同位素动力学分馏。     

热带轧机轧辊表面氧化膜疲劳脱落的有限元分析

根据热带轧机工作辊与支撑辊之间的接触应力、带钢与工作辊之间的应力,以及轧制过程中的轧辊热应力解析结果,利用大型有限元分析工具ANSYS分析了热轧带钢轧辊的表面氧化膜疲劳脱落问题·结果表明,随着加载次数的增加,氧化膜在原有微裂纹处沿X方向的疲劳应力增加,这将导致在原有微裂纹处沿Y方向产生疲劳裂纹·在氧化膜与轧辊基体的结合面上,由于剪切应力的增加将发生沿轧辊氧化膜与轧辊基体结合部位X方向疲劳裂纹·由于X方向疲劳裂纹和Y方向疲劳裂纹的不断扩展,使得裂纹相遇而导致了轧辊表面氧化膜的脱落·     

An improved surface-plasmonic nanobeam cavity for higher Q and smaller V

We demonstrate a high-Q hybrid surface-plasmon-polariton-photonic crystal(SP3C) nanobeam cavity.The proposed cavities are analyzed numerically using the three-dimensional finite difference time domain(3D-FDTD) method.The results show that a Q-factor of 2076 and a modal volume V of 0.16(/2n) 3 can be achieved in a 50 nm silica-gap hybrid SP3C nanobeam cavity when it operates at telecommunications wavelengths and at room temperature.V can be further reduced to 0.02(/2n) 3 when the silica thickness decreases to 10 nm,which leads to a Q/V ratio that is 11 times that of the corresponding plasmonic-photonic nanobeam cavity(without silica).The ultrahigh Q/V ratio originates from the low-loss nature and deep sub-wavelength confinement of the hybrid plasmonic waveguide,as well as the mode gap effect used to reduce the radiation loss.The proposed structure is fully compatible with semiconductor fabrication techniques and could lead to a wide range of applications.     

萨那蒙测量方法的扩展及应用

传统萨那蒙法难以完成单根纤维不同厚度处的双折射测量,而单根纤维径向各层的双折射率测量就更困难,目前未见报道,本文运用二种方法,1)纤维柱体上直线干涉条纹径向移动法(简称径向移动法);2)纤维斜切面上弧线条纹轴向移动法(简称轴向移动法)实测了纤维横向不同厚度处的双折射值,以及更为重要的径向各层的双折射值。实验结果证明,萨那蒙法配以CCD成像系统可以通过径向移动法实测纤维横向不同厚度处的双折射值,并结合理论模型分析推测纤维径向双折射分布.而运用轴向移动法,能实测求得纤维径向各层的双折射值。显然这两种方法既具有萨那蒙法原有快速、方便、精确的特点,又同时解决了过去一些不可测问题。故是纤维大分子取向结构研究中的有效手段。     

半连续铸造Al-15Si合金热压缩变形流变应力行为

采用Gleeble-1500D热模拟机进行高温等温压缩试验,研究了半连续铸造Al-15Si铝合金在变形温度为300~500℃,应变速率为0.001~5 s-1条件下的流变应力行为.结果表明,在试验温度范围内,此合金的流变应力随变形温度的升高,应变速率的降低而降低,说明该合金属于正应变速率敏感性材料;可采用Zener-Hollomon参数双曲正弦形式来描述Al-15Si合金高温塑性变形时的流变应力行为;σ解析表达式中材料常数A,α,n值分别为2.07×1012s-1,0.026 MPa-1,4.61,Al-15Si合金的平均热变形激活能Q为180.96 kJ/mol.