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。     

电子封装用Cu-MoCu-Cu(CPC)材料与Al_2O_3陶瓷钎焊及变形研究

利用AgCu钎料在N_2保护气钎焊氛围、合适的工艺参数下,探究具备高导热、高可靠、低膨胀系数的新型Cu-MoCu-Cu(CPC)多层复合材料与表面共烧W金属化层的Al_2O_3陶瓷的钎焊工艺及接头界面结构,以实现其在电子封装领域的应用。同时,通过在CPC与Al_2O_3陶瓷间增加可伐中间层,探究中间层对界面结构及构件变形的影响。研究表明,在800℃、保温5 min条件下,CPC与Al_2O_3陶瓷典型界面结构为Al_2O_3/W+Al_2O_3/(Cu,Ni)/Ag基固溶体+Cu基固溶体/Cu基固溶体/CPC。可伐中间层引入后,界面结构基本一致,但中间层两侧形成了Cu-Ni固溶体,仍保证了母材间的可靠冶金结合。可伐中间层的膨胀系数介于Al_2O_3与CPC之间,通过中间层逐层缓解残余应力,减小组件的焊后变形。相比于直接钎焊,钎焊组件的下底面翘曲变形缓解50%以上。     

Al_2O_3膜钝化晶体管的快中子辐照效应

由于Al_2O_3钝化膜具有密度大,对Na~ 离子的阻挡能力强,介电常数约为SiO_2的二倍等优点,因此,我们采用直流反应溅射法对3CK和3CG型小功率管进行了Al_2O_3膜的钝化处理,将钝化了的和未钝化的晶体管进行高能电子,快中子辐照.电子辐照结果表明:钝化晶体管比未钝化晶体管抗辐射能力提高了近半个数量级.     

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。     

高温烧结α—Al_2O_3晶体演化的研究

用红外光谱法研究了高温烧结α—Al_2O_3的晶体演化过程,依其晶体结构的差异,将传统概念的α—Al_2O_3分为α_1—Al_2O_3、α_2—Al_2O_3、α_3—Al_2O_3、α_4—Al_2O_34种,还研究了烧结温度、烧结时间、物料粒度、添加剂等因素对α—Al_2O_3晶体演化过程的影响。     

质子辐照与电子辐照对空间GaAs/Ge太阳电池性能影响比较

利用地面实验室加速器提供的离子束模拟空间质子、电子辐射,分别对空间实用GaAs/Ge太阳电池进行不同注量的辐照,并跟踪测试其电性能变化和深能级瞬态谱,研究这种太阳电池的电性能参数随质子、电子辐照注量的变化关系,得到质子、电子辐射效应及两者辐射效应的联系规律.结果表明:引起电池性能参数衰降相同时,1 MeV电子辐照注量比10 MeV质子的通常要大3个量级,质子辐照与电子辐照使电池性能参数Pmax下降了25%时,辐照注量有近似关系Φ1 MeV(e)≈2 500×Φ10 MeV(p).10 MeV,3×1012cm-2质子辐照在电池材料中引入Ec-0.18 eV和Ec-0.65 eV深能级,1 MeV,1×1015cm-2电子辐照在电池材料中引入Ec-0.12 eV和Ec-0.18 eV深能级,电子、质子辐照产生的损伤缺陷不尽相同.     

玻璃相变的DTA研究

应用差热分析方法(DTA)研究Li_2O—Al_2O_3—SiO_2系统、PbO—ZnO—B_2O_3系统和CaO—MgO—Al_2O_3—SiO_2系统基础玻璃的相变,指出配合以TG、EGA、EGD以及XRD.SARX可以得到满意的结果。 指出了基础玻璃及微晶玻璃的吸热效应和放热效应的种类和DTA在研究玻璃相变中的应用范围。本文兼作纪念法国学者H·le Chatelier发表DTA研究论文一百周年。     

碳化硅及氧化铝陶瓷反应装甲附带损伤研究

对SiC和Al_2O_3陶瓷反应装甲的附带损伤效应进行了试验。试验结果表明,SiC陶瓷破片平均直径要小于Al_2O_3陶瓷破片的平均直径;Al_2O_3陶瓷破片所造成的冲塞穿孔密度最高可达SiC陶瓷破片穿孔密度的7.6倍。经计算,Al_2O_3飞板破片初速为927.81 m/s,SiC飞板破片初速879.59 m/s,Al_2O_3陶瓷破片的极限杀伤距离为10.06 m,SiC陶瓷破片为5.15 m。等效厚度的SiC反应装甲的附带损伤效应要低于Al_2O_3陶瓷反应装甲的附带损伤效应。     

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.     

在负载型氧化物催化剂上CO与硝基苯的相互作用

负载型氧化物催化剂:CuO/Al_2O_3、MoO_3/Al_2O_3、V_2O_5/Al_2O_3和PdO/Al_2O_3催化CO和硝基苯的反应,在某些方面相似于催化CO和O_2的反应。过渡金属离子通过反复氧化-还原,而将CO氧化为CO_2、硝基苯则被还原,生成一系列含氮有机化合物。其中偶氮苯和吩嗪的生成,表明苯基氮烯中间物生成的可能性。应用电子顺磁共振谱、脉冲色谱技术研究了上述催化剂表面的氧化-还原性能和催化作用机理。     

CmpTNPP(Zn)/Al_2O_3/TiO_2复合材料的制备及其可见光光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了5-(4-羧基亚甲氧基)苯基-10,15,20-三萘基卟啉合锌(Cmp TNPP(Zn))敏化Al_2O_3/Ti O_2得到了Cmp TNPP(Zn)/Al_2O_3/Ti O_2复合材料.实验中采用UV-Vis DRS、XRD、FT-IR、TG和SEM等手段对该复合材料进行表征.用亚甲基蓝(MB)溶液模拟废水,评价了该复合材料在可见光辐照下的光催化活性.结果表明,Cmp TNPP(Zn)和Al_2O_3的加入并未对Ti O_2的晶体结构产生影响.Cmp TNPP(Zn)的加入能有效地提高Al_2O_3/Ti O_2粉体对可见光的吸收,明显提高了该复合材料的光催化活性,亚甲基蓝的降解率在80 min内达到95.5%.并且发现Cmp TNPP(Zn)/Al_2O_3/Ti O_2催化材料重复使用5次后,仍然保持一定的降解效果.     

MOS结构的雪崩热电子界面效应

本文研究了电子束蒸铝MOS结构的热电子雪崩注入的界面效应。硅表面雪崩产生的热电子注入到SiO_2—Si界面,可能产生界面态和界面正电荷,并使Si表面少数载流子寿命减低,致使△V_(FB)—t关系发生倒N形迥转效应。文中还研究了温度和注入电流密度等对热电子界面效应的影响;选择合适的雪崩注入条件,可降低界面效应。     

金与SiO_2—Si界面处结构缺陷的互作用

本文讨论了SiO_2——Si体系中各种结构缺陷的起因与特征,并详细地分析了金与SiO_2——Si界面不规则中心的互作用机理。在给出金界面效应的唯象模型的基础上予言了硅片表面质量控制及消除界西局域态的新途径。     

辐射对半导体霍尔器件输入电阻的影响

用60Co、137Cs、90Sr-90Y放射源低剂量率对恒流激励、无磁场作用时的InSb、GaAs、Si、Ge等半导体霍尔器件进行短时辐照,测量了辐照过程中各器件输入电阻的变化。结果表明:因为位移效应所引起的辐射缺陷,三种辐照均导致各器件输入电阻增加,并与辐照时间成正比。比较相同射线、相同时间辐照所引起的输入电阻变化量,可以判定Ge器件的抗辐射能力最强,Si器件次之,InSb、GaAs器件最差。     

二氧化锆增韧三氧化二铝陶瓷的显微结构与性能的研究

本文对ZrO_2增韧Al_2O_3陶瓷的7种成分(ZrO_2含量分别为0、5、10、15、20、3045wt%,其中Y_2O_3为3mol%)进行了对比性研究。试验表明:在所研究的Al_2O_3-ZrO_2(Y_2O_3)系陶瓷中,在Al_2O_3中加入ZrO_2(Y_2O_3)可以有效地提高其强韧性,并在15-20wt%ZrO_2时出现峰值;几种增韧机理中显微裂纹增韧起主导作用;在Al_2O_3-ZrO_2系中,ZrO_2的加入可以明显阻止Al_2O_3基体相的晶粒长大;在Al_2O_3基体中,ZrO_2粒子的分散有两种形态,其形成机理也不同。     

Al_2O_3/13TiO_2涂层材料去除方式的在线预测

运用BP神经网络对纳米结构Al_2O_3/13TiO_2（n～Al_2O_3/13TiO_2）涂层精密磨削材料去除方式进行在线预报。结果表明,利用BP网络的高度非线性映射表达能力,实现了样本特征值空间到模式空间的映射,采用弹性BP算法对不同磨削条件下的n～Al_2O_3/13TiO_2涂层精密磨削材料去除方式进行了预报,且识别正确率很高。     

铝基复合材料的活性液相扩散焊新工艺

为优化中间层合金系的设计,对液相扩散焊过程中陶瓷颗粒/金属(P/M)界面的弱化、强化及断裂模式进行了研究,发现在采用纯Cu箔的Al_2O_3p/Al复合材料液相扩散焊件的剪切断口上,Al_2O_3颗粒未破裂,断口上所有Al_2O_3颗粒及部分金属表面光滑,无粘结物生成,表明P/M界面结合弱而呈"界面脱粘"断裂方式.为此,提出了一种旨在改善P/M弱界面润湿性的新工艺--活性液相扩散焊,要求所用中间层内必须同时含有降熔元素及可与陶瓷增强相反应的活性元素(Ti).当Ti含量较低时,Al_2O_3颗粒增强相表面上出现细微、凹凸不平且不连续的界面粘结物(反应物);当Ti含量较高时,P/M界面可形成强力结合,剪切测试中足以使一些陶瓷颗粒本身破裂.     

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。     

纳米氧化铝的制备及其对铜离子吸附行为的研究

溶胶-凝胶法合成高比表面积纳米Al_2O_3,以透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等手段对不同温度下所得纳米Al_2O_3进行表征.以原子吸收光谱(AAS)为检测手段,在不同煅烧温度下,改变吸附条件如振荡时间、溶液的pH值,研究纳米Al_2O_3材料对Cu~(2 )的吸附性能.结果表明:随着振荡时间的增长,达到一定时间后,Al_2O_3的吸附容量先增大而后达到最大值不变;当硫酸铜溶液的pH值改变时,在1.0～7.0之间,Al_2O_3对Cu~(2 )有明显吸附,且在pH=3.2达最大;煅烧温度的不同,Al_2O_3的吸附情况也不同,在600℃左右制备的Al_2O_3对Cu~(2 )的吸附容量最大.     

超细α—Al_2O_3陶瓷粉体的研制

本文提出了明矾石酸法综合工艺流程,着重研究用氨分解法及AACH法从中间产品铵明矾中制取超细α—Al_2O_3的工艺。试验结果表明两种方法都能得到α—Al_2O_3,其颗粒度在0.5μm左右,纯度可达99.8％以上。α—Al_2O_3压坯在1660℃进行烧结保温1h,所得烧结体密度可达理论密度的95％。