掺铝P型单晶硅尾料真空冶炼提纯研究

利用真空蒸发和定向凝固技术去除掺铝P型单晶硅尾料中铝杂质的方法,通过晶相仪、EBSD和ICP-AES检测,被证实是非常有效的.铝含量检测结果表明:提纯后的铝含量沿多晶硅铸锭纵向由下到上逐渐增高,且总量较提纯前有较大幅度的降低.     

单晶硅纳米切削过程中微沟槽结构金刚石刀具切削性能的分子动力学模拟

基于分子动力学,利用LAMMPS和OVITO软件对单晶硅纳米切削过程进行模拟,研究了V形微沟槽结构对金刚石刀具切削性能的影响。结果表明,在金刚石刀具后刀面构建一定深度的V形微沟槽能够减少工件亚表面损伤,同时也对工件加工质量及刀具抗磨损性能产生了明显影响,当微沟槽深度为0.75 nm时,金刚石刀具切削性能最佳。     

CVD金刚石薄膜微区孪晶的研究

采用扫描电镜观察了金刚石薄膜的表面组织形貌,使用电子背散射衍射(EBSD)技术检测了金刚石薄膜中的微区孪晶界分布.从晶体取向的角度研究了孪晶对金刚石薄膜微观织构影响的机理.结果表明,金刚石薄膜中存在大量孪晶,在薄膜生长过程中孪晶界比例逐渐增加.存在高阶孪晶转变现象,高频率孪晶会影响到薄膜的织构.     

单晶硅微尺度侧磨表面质量影响因素试验研究

为了获得具有较好表面质量的典型硬脆材料单晶硅微结构,采用微尺度磨削技术,利用直径为0.9 mm的微磨棒沿单晶硅(100)晶面进行磨削.首先通过三因素五水平的正交试验分析出影响单晶硅微尺度磨削表面粗糙度的主次因素;其次优化出获得较小表面粗糙度的单晶硅微尺度磨削工艺;最后通过单因素试验研究单晶硅微磨削表面粗糙度(Ra)随工艺参数的变化规律.结果表明:在沿单晶硅(100)晶面的微磨削过程(20 000 r/min≤v_s≤60 000 r/min,20μm/s≤v_w≤170μm/s和3μm≤a_p≤15μm)中,主轴转速对R_a影响最大;当主轴转速(v_s)为50 000 r/min、进给速度(v_w)为20μm/s、磨削深度(a_p)为3μm时,R_a最小;R_a随vs的增大基本呈减小趋势,但v_s过大时机床主轴出现振动,R_a出现增大趋势.R_a随v_w和a_p的增大而增大.     

铝膜沉积温度对非晶硅薄膜晶化的影响

采用磁控溅射(Magnetron Sputtering,MS)方法,研究了不同的退火温度及铝的沉积温度对非晶硅薄膜晶化的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)对不同温度沉积的铝薄膜表面结构及形貌进行了分析;并利用光学显微镜,拉曼散射仪(RAMAN)对退火后的薄膜表面形态和结构进行了分析.实验结果表明:适当温度退火可以有效提高对非晶硅的诱导作用,提高铝膜的沉积温度对于非晶硅薄膜晶化有促进作用;在650℃的退火温度下增加铝的沉积温度可显著提高非晶硅的晶化效果.     

一种基于SEM在线纳米切削的切削力检测方法

针对纳米切削中实时检测切削力的难题,提出了基于扫描电镜(SEM)原位纳米切削平台,实时检测刀杆挠度变化的有效方法.通过视频采集切削过程,对视频进行分帧处理得到刀具切削过程的图片.选取特征图像,进行去噪、滤波、二值化、腐蚀及边缘提取等图像处理后,提取各帧图像刀具区域目标点像素信息,计算得到刀杆挠度的变化.将刀杆挠度值与有限元仿真所推得的力与挠度的关系相结合,定量给出挠度与切削力的数据,获得单晶硅切削中切削力的大小及波动情况,解决了SEM原位纳米切削加工平台的切削力实时检测难题,为分析实际加工中刀具变形行为以及材料切削特性提供了理论依据.     

扫描电子声显微镜对生物样品的成像研究

介绍了利用扫描电子声显微镜对多种生物材料进行的各种成像实验及其结果.为了显示亚表面深层结构,利用扫描电子声信号的不同分量进行成像实验.利用不同相位的电子声信号的x分量和y分量成像,对小鼠的心脏组织、肝组织、人的角膜组织等进行了成像实验,得到了各种组织的亚表面分层结构像.通过光热技术测得生物材料的热扩散长度近似值,估算出了分层成像各层的大致深度.最后,对电子束照射引起的损伤区域,利用扫描电子声显微镜和扫描电子显微镜进行对比实验,结果表明,利用扫描电子声显微镜技术可以看到扫描电子显微镜看不到的损伤区域.     

预应力硬态切削的热力耦合模型及数值模拟

基于预应力切削原理,分析了工件材料的本构关系、刀屑接触面的摩擦模型以及热控制方程等切削模拟中的关键技术.采用任意拉格朗日-欧拉方法(ALE)和网格自适应技术实现了切屑的分离,建立了预应力切削的三维热力耦合有限元模型.对轴承套圈的预应力硬态切削过程进行了模拟,获得了不同预应力条件下的切削力、切削温度和已加工表面残余应力的分布规律,并与实验数据进行了比较和分析.结果表明,两者具有较好的一致性.     

单晶硅晶圆晶向的精确标定方法

针对工业用单晶硅晶圆上所标记的大晶向的精度不能够满足微电子与机械系统 (MEMS)器件加工要求的缺点 ,提出了一种用于精确标定晶圆晶向的方法 .该方法通过一组精心设计的对比图案和随之进行的预刻蚀加工 ,把单晶硅晶圆的主晶向清晰地显示了出来 .为了准确地识别出晶圆的主晶向所在的方位 ,采用数字图像处理技术 ,对显微照相的图片进行了数学处理 .分析结果表明 ,采用所提出的方法 ,可以将晶圆的晶向定位精度由原来的± 1°～± 2° ,提高到± 0 1°以上 ,而这种对准精度对大多数MEMS器件的加工已足够了 ,后续的加工实验结果也验证了所提出方法的有效性     

基于大气等离子体烧结技术的硅晶圆加工废料回收工艺研究

目前的硅晶圆加工过程中通常会对直拉法制成的单晶硅棒进行线切割操作,从而得到单晶硅圆薄片,但该过程会造成较大的单晶硅材料浪费.因此,寻求各种方法回收晶体硅切割废料成为一个重要课题.本文根据加工样本与加工仪器的特性,探究了利用放电等离子体烧结技术加工回收单晶硅粉末技术的可能性,并基于这些成果调节工艺参数进行了烧结实验.通过表征观察烧结成品的表面形貌与元素组成后,可观察到其含有氧化膜与其他杂质,且该成品具有在经过优化实验步骤与进一步处理后可回收的潜力.     

物体亚表面的纳米探测研究

利用光纤构建了一套光学相干层析系统(OCT),并在光纤末端安装自聚焦透镜,采用宽光源对抛光物体亚表面微缺陷的存在进行了无损在体层析检测.利用光外差技术实现对样品的高分辨率检测.提出利用光学相干层析系统检测抛光物体亚表面微缺陷的方法,同时本实验系统的分辨率小于600 nm.系统中的光源相干长度为3.5 μm,光程为往返式,因此本系统的相干长度为1.7 μm.实验证明本系统在探测抛光物体亚表面的微缺陷中,可以清晰地识别3～4个微缺陷点区域.     

微细塑性铣削单晶硅实验研究

为了深入探讨塑性铣削单晶硅的切削机理,对单晶硅进行了微细铣削实验研究.结果表明,合理地设定铣削参数与保证特定的铣削环境都很重要,在这个前提下,可以实现塑性切削,在单晶硅上获得具有完整几何外形的特征,同时表面质量可以达到单纳米级别.     

HR3C奥氏体耐热钢晶界蠕变损伤的电子背散射衍射分析

对不同条件下的HR3C奥氏体耐热钢蠕变试样进行性能测试和微观结构观察,研究奥氏体耐热不锈钢蠕变沿晶破坏行为和损伤特征。电子背散射衍射（EBSD）分析结果表明,不同蠕变速度下材料的晶粒尺寸基本不变,未产生择优取向,但高蠕变速度条件下部分孪晶界演变成一般晶界,而低蠕变速度下原始孪晶结构基本保持不变。EBSD分析结果清楚地反映了微观蠕变应变的不均匀性。沿晶微裂纹和蠕变空洞的产生和扩展是最显著的损伤特征,这些损伤现象与不同蠕变速度下的蠕变机制及晶界性质密切相关。     

非晶硅薄膜的制备及晶化研究

采用磁控溅射技术首先在玻璃基片、单晶硅片上溅射非晶硅薄膜再在其表面溅射铝膜,并用快速退火炉在不同温度下进行退火。利用台阶仪、拉曼散射光谱(Raman)仪和X射线衍射(XRD)仪对薄膜进行性能表征。结果表明:在功率120W,气压1.5～2.5pa,时间为3.5～4.5h的条件下可制备得非晶硅薄膜,Al诱导能降低晶化温度,并在500～600℃间存在一最佳晶化温度。     

电流型DNA传感器检测Pb~(2+)对DNA的损伤

在玻碳电极(GCE)表面依次电聚合硫堇(PTh)膜、电沉积普鲁士蓝包金纳米粒子(PB@Au)、电沉积纳米金粒子(Au NPs),利用Au NPs大的比表面积和良好的生物相容性,进而固定双链DNA(dsDNA),制备一种电流型DNA传感器(GCE/PTh/PB@Au/Au NPs/dsDNA).利用电化学交流阻抗技术(EIS)和循环伏安法(CV)对dsDNA修饰电极进行表征,以亚甲基蓝(MB)为杂交指示剂,利用微分脉冲伏安法(DPV)对Pb2+对DNA的损伤进行了检测.结果表明,利用所制备的GCE/PTh/PB@Au/Au NPs/dsDNA可以高灵敏地测定铅金属离子对dsDNA损伤的程度,在25⁴5℃温度范围内,Pb2+对DNA的损伤速度随着温度升高而加快,Pb2+浓度越大对DNA的损伤越严重,即使微量的Pb2+对DNA也有明显的损伤.所制备的传感器灵敏准确,可用于其他重金属离子的检测以及基因损伤的研究.     

常压等离子体增强化学气相沉积纳米晶TiO2多孔薄膜的研究

采用等离子体增强化学气相沉积(PE-cvD)的方法及TICl4/O2混合气体在常温常压下可制备纳米晶TIO2多孔薄膜.利用偏光显微镜分析(PM)、扫描电子显微镜分析(SEM)、高分辩透射电镜分析(HRTEM)、X光衍射分析(XRD)等检测手段.系统地对纳米晶TIO2多孔膜表面形貌以及成分进行表征.研究结果表明:使用等离子体化学气相沉积方法,可以在常温常压下快速沉积纳米晶TiO2多孔薄膜,并且PE-CvD与传统的化学方法相比具有低能耗、低污染、方法简便、成本低等优点,是具有良好发展前景的纳米晶多孔薄膜制备新方法.     

E_u~+注入单晶硅经快速热退火后的喇曼光谱研究

喇曼光谱及扫描镜徽区形貌象说明,E_u~+注入(注入能量350Kev,注入剂量2×10~(15) cm~(-2) )n 型单晶硅后,在表面可形成一连续非晶层.经过895℃快速热退火(RTA)可以消除注入损伤,Si 损伤区恢复完整;当快速退火温度为1285℃时,在硅表面存在 E_u 的表面偏析及表面增强喇曼散射(SERS)现象,我们对增强机理进行了讨论.     

7075-T6铝合金单向超声振动车削表面质量及形貌特征

对7075-T6铝合金试件采用普通切削(CT)和振动切削(UVC)加工方法进行了加工实验,分析了2种切削加工方法在不同参数下对铝合金试件加工表面粗糙度的影响.试验研究结果表明:在相同的进给量和切削深度情况下,随着车削速度的变化,普通切削获得的加工表面粗糙度先减小后增大再减小,但随着转速的增大进入高速切削后,工件表面粗糙度值逐渐趋于稳定;随着进给量的增加超声振动硬车削与普通硬切削加工表面粗糙度都呈上升趋势,超声振动切削表面粗糙度较小;在切削速度、进给量相同的条件下,普通硬质切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加而增加,而超声振动切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加先减小后增加.通过对获得实验数据的分析以及对车削加工获得的加工表面显微形貌的观测,证实了超声振动加工在难加工材料加工中的优势.     

精密干切削淬硬零件表面完整性试验分析

试验分析了聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具在锋利无润滑状态下精密车削硬度为HRC62轴承钢GCr15时,切削参数(切削深度、切削速度和进给量)对表面粗糙度、残余应力和表面变质层的影响规律.在选择的切削用量范围内,以零件表面完整性为目标函数,采用正交试验法对切削参数进行优选,并对优选参数进行验证试验.结果表明,淬硬零件在高精度数控机床上进行精密干切削加工,能获得优越的表面完整性,即优异的表面精度、深度约为0.1 mm的表面残余压应力、热损伤层完全消失的表面物理性能.     

基于数控铣床的工件表面粗糙度建模

目前,切削中表面粗糙度及轮廓的仿真(预测)虽然不少,但是,由于他们所考虑的因素不同、针对不同的加工方法、所用的数学和物理方法不同,所以他们所建立的仿真模型不同,使用范围也是不同的.总之,在这领域内的技术还不是很成熟,特别是在国内,物理仿真还是比较少的.针对这种情况,本文建立了轮廓最大高度Rz与切削参数vf、ae、vc间关系的表面粗糙度预测模型,并进行了实验验证.