多晶硅薄膜晶体管特性的研究

多晶硅薄膜晶体管特性的研究商陆民，汤金榜（东南大学电子工程系，南京２１００１８）（东南大学无线电工程系，南京２１００１８）周然，杨辉勋（东南大学电子工程系，南京２１００１８）（胜利油田，山东省东营市２５７０６１）用于大屏幕显示的液晶的驱动方式，可以分...     

油气井杆管柱力学在微米/纳米系统中的应用前景

油气井作业中的杆管柱在充满流体的狭长井筒内工作,在各种力的作用下,处于十分复杂的变形和运动状态;油气井杆管柱力学已经初步形成系统,并在石油工程上得到了越来越广泛的应用。随着碳纳米管材料和微机械在现代应用科学领域的异军突起,在该领域中也遇到了类似的杆管柱强度和作业问题。本文基于对油气井杆管柱力学的认识和理解,从跨学科应用的角度出发,探索油气井杆管柱力学在微机械和碳纳米管领域的应用前景。     

页岩有机质纳米力学性质研究进展

页岩有机质纳米尺度下的力学行为目前不够明确且利用常规实验仪器无法准确获得,表征其纳米尺度下的力学性质,对于搭建微观-宏观岩石力学模型和实现高效水力压裂是极具现实意义的。基于近年国内外关于页岩有机质纳米力学性质表征等方面所取得的研究进展,总结了目前常用的表征技术、力学性质主要特征及主控因素。综合结果表明,纳米压痕和原子力显微镜是目前表征纳米力学性质常用的技术与方法,两者在精度、分辨率、设备技术等方面都存在各自的优势或缺陷;目前有机质纳米力学性质的测定主要集中在弹性模量和硬度,成熟度和温度在不同程度上改变着有机质的内部结构,从而改变其力学性质;提出了"多尺度""多技术""多角度""多学科"等工作设想与建议。     

多晶硅薄膜光电导特性的研究

通过进一步多晶硅薄膜光电导特性观测到多晶硅薄膜光电导光谱分布曲线在长波区存在一个低幅值的台阶；在短波区出现峰值。由光电导光谱分布曲线确定的多晶硅薄膜平均等效的禁带宽度介于单晶硅与无定型硅的禁带宽度之间，其值的大小与多晶硅晶粒大小有关。实验还观测到与势垒光生伏特效应不同的另一种光生伏特效应，可能和材料及工艺不均匀性有关。     

多层耐磨硬涂层纳米力学性能评定新方法

阐述了利用纳米硬度计研究涂层纳米力学特性的纳米压痕方法以及涂层纳米力学特性、附着、断裂韧性的评定指标 ,分析了载荷P与压入深度h关系曲线和载荷P与压入深度平方h2 关系曲线的特征 ,并提出用P -h和P -h2 关系曲线完整描述涂层纳米力学特性的方法 P -h2 曲线与P -h曲线一道就可完整反映涂层界面失效、断裂失效的整个过程 应用该方法对化学气相沉积 (CVD)TiN/Ti(C ,N) /TiC/Ti(C ,N) /TiCTi(C ,N) /TiC七层耐磨硬涂层进行了研究 结果表明 ,其具有较高的硬度、韧性和耐磨性     

PECVD法制备纳米晶粒多晶硅薄膜

采用射频等离子体增强化学气相沉积系统（RF-PECVD）以高纯SiH4为气源在P型〈100〉晶向单晶硅片上、衬底温度600℃、射频（13.56MHz）电源功率50W时沉积非晶硅薄膜,利用高温真空退火制作纳米晶粒多晶硅薄膜。采用X射线衍射仪（XRD）、Raman光谱、AFM测量和分析薄膜微结构及表面形貌,实验结果表明,退火温度为800℃时非晶硅薄膜晶化,形成择优取向为〈111〉晶向的多晶硅薄膜;退火温度增加,Raman谱TO模和TA模强度逐渐减弱;AFM给出800℃退火后薄膜晶粒明显细化,形成由20~40nm大小晶粒组成的多晶硅薄膜,薄膜晶粒起伏程度明显减弱。     

多晶硅薄膜太阳电池电子辐照研究

利用静电加速器对多晶硅薄膜太阳电池进行了电子辐照实验。电子能量为1MeV,分别以1014e/cm2、1015e/cm2和1016e/cm2电子辐照注量进行辐照,首次获得了多晶硅薄膜太阳电池在高注量的电子辐照后,性能衰降比晶体硅大的结果。结合太阳电池理论和半导体材料的电子辐照效应给出了合理的解释。     

Al金属多晶硅纳米膜欧姆接触的制作

利用低压化学气相淀积法(LPCVD)在表面有热氧化二氧化硅的(100)硅衬底上生长80nm厚多晶硅纳米膜,并对其界面进行表征.制作出单层Al金属的欧姆接触样品,在不同退火温度条件下对样片的电阻进行测量.结果表明,退火使欧姆接触的电阻率降低,接触电阻率可达到2.41×10-3Ω.cm2.     

快速光热退火法制备多晶硅机理研究

本论述研究了非晶硅薄膜的快速光热退火技术,先利用PECVD法设备沉积非晶硅薄膜,然后放入快速光热退火炉中进行退火.退火前后的薄膜利用x射线衍射仪(XRD)测试其晶体结构;对不同退火温度下的系列样品测定了RXD谱图.研究表明退火温度、退火时间对非晶硅薄膜的晶化都有很大的影响,光波的频率和光照强度是起着主导作用.     

5083铝合金表面化学镀Ni-P镀层的力学性能

采用化学镀方法在5083铝合金基体上制备了Ni-P非晶薄膜,采用纳米压痕技术在不同应变速率下研究Ni-P非晶薄膜的硬度、弹性模量和变形行为.结果表明,Ni-P非晶薄膜硬度不是一个恒定值,与纳米压痕的压入深度有关,而弹性模量基本保持不变;载荷-深度曲线出现跳跃及台阶现象与应变速率有关,应变速率愈慢,曲线出现台阶现象越明显;跳跃台阶源于单个剪切带的开动,而在高的应变速率条件下,由于多个剪切带的开动,曲线上便不出现跳跃台阶.     

应用纳米压痕技术表征水泥基材料微观力学性能

为了更好地研究和表征水泥基材料的微观结构及形成机理,对水泥净浆及掺粉煤灰的水泥浆体进行了微观力学性能研究.应用纳米压痕技术测试、分析并计算了不同浆体中各个区域的弹性模量和硬度,并对各参数在二维平面的分布进行了描绘.同时,利用高斯函数对弹性模量、硬度的频率分布曲线进行了多峰拟合,获得水化产物中毛细孔、高密度C-S-H凝胶...     

纳米压入法点阵分析金属微观组织力学性能

利用Berkovich金刚石压头对3种黄铜和2种碳钢共5种常见双相合金材料进行纳米压入法点阵实验,采用高斯混合模型(GMM) 拟合实验数据的频率直方图,评估单相态的微观力学性能(压痕硬度H_IT、弹性模量E_IT)和体积分数。结果表明：黄铜α相和β相的压痕硬度以及弹性模量差距较小,相界效应在频率直方图中没有显现,应采用双峰高斯模型对压痕硬度和弹性模量的频率直方图进行拟合。碳钢的相界效应不可忽略,应采用三峰高斯模型对点阵数据进行拟合。双峰或三峰高斯模型拟合得到压痕硬度和弹性模量与独立纳米压痕实验结果接近。利用双峰高斯模型对微观力学性能参数(如弹性功W_e和总功W_t等)的频率直方图拟合得到的材料各相态体积分数与使用Image Pro-plus 6.0软件得到的体积分数f_r相近。大载荷下压痕实验得到的弹性模量E_m与点阵结果的加权平均值E_ave一致,压痕硬度有明显的压痕尺寸效应。     

基于纳米压痕法奔腾B70车身涂层力学性能的研究

对奔腾B70轿车车身涂层的各漆层:磷酸锌层、电泳层、中漆层和面漆层分别进行了纳米压入实验,以此来研究不同漆层的力学性能。实验结果表明:磷酸锌层的硬度和弹性模量最大,其组织的密实程度最高,具有良好的防腐性能;对于电泳层、中漆层和面漆层,其中面漆层的硬度最高,具有良好的抗压性能;电泳层和中漆层硬度差距不大但明显小于面漆层;而电泳层的弹性模量高于面漆层,面漆层高于中漆层,这也表征了在抗塑性变形能力上也是依次递减的;此外,在抗蠕变性能方面为磷酸锌层最好,其次为面漆层和中漆层,并且两者差距不大,而电泳层具有较好的蠕变变形能力。     

N2分压对磁控溅射NbN薄膜微结构与力学性能的影响

采用反应磁控溅射法在不同的氮分压下制备了一系列NbN薄膜．用XRD和TEM表征了薄膜的相组成和微观结构，力学探针测量了薄膜的硬度和弹性模量，AFM观察了薄膜的表面形貌并测量了压痕尺寸以校验硬度值的准确性．研究了氮分压对薄膜相组成、微结构和力学性能的影响．结果表明，氮分压对薄膜的沉积速率、相组成、硬度和弹性模量均有明显的影响：低氮分压下，薄膜的沉积速率较高，制备的薄膜样品为六方β-Nb2N和立方δ-NbN两相结构；随氮分压的升高，薄膜形成δ-NbN单相组织，相应地，薄膜获得最高的硬度(36．6GPa)和弹性模量(457GPa)；进一步升高氮分压，获得的薄膜为δ-NbN和六方ε-NbN的两相组织，其硬度和模量亦有所降低．     

退火对AlCN非晶薄膜结构及力学性能的影响

利用磁控溅射方法在单晶硅基片上制备出不同Al含量AlCN非晶薄膜,随后分别在700℃和1000℃进行真空退火热处理.使用X射线衍射仪和高分辨透射电镜研究了沉积态和退火态薄膜的组织和微观结构,用纳米压痕仪测试硬度和弹性模量.结果表明,退火态薄膜组织和微观结构强烈依赖于薄膜的Al含量.经1000℃退火后,低Al含量AlCN薄膜没有出现结晶现象,但形成了分层;高Al含量AlCN薄膜中,退火促使AlN纳米晶的生成,使薄膜形成了非晶包裹纳米晶的复合结构,随着距表面深度的增加,形成的纳米晶密度和尺寸均有减小的趋势.随着退火温度的升高,AlCN薄膜的硬度和弹性模量均降低;而对于高Al含量AlCN薄膜,由于形成了纳米复合结构,硬度和弹性模量下降幅度减少.     

纳米压痕法测量纳米晶金属Cu薄膜力学性能的研究

采用纳米压痕法测量了不同厚度（180～1000nm）的纳米晶Cu膜的硬度和弹性模量.结果表明,Cu膜硬度与厚度的关系类似于Hall-Petch关系,而弹性模量与厚度无关,其值相比块体粗晶Cu下降了约20%,分析位移-载荷曲线发现晶粒尺寸越大的Cu膜其位移跳跃现象越明显.另外,对于不同厚度的Cu膜其临界剪切应力的范围约在3.02～4.07GPa之间,基本接近粗晶Cu的理论剪切强度,位错塞积依然是其塑性变形的主要机制.     

Ar~+激光诱导淀积多晶硅精细线条

以聚焦的A_r~+激光束诱导多晶硅膜的淀积,在可移动的反应器上实现了宽度小于激光束径的多晶硅精细线条的直接书写。这可以视为VLSI的一种新的布线工艺的雏形。     

采用有限元仿真研究TiN和Ti-Si-N的力学性能特点

利用有限元的非线性算法对一个TiN表面和一个Ti-Si-N纳米复合表面的压痕测量实验曲线进行仿真拟合,并对它们的力学性能进行比较分析.论文介绍该三维有限元仿真过程的各个步骤,重点说明如何通过计算求取与实验的载荷-位移曲线相对应的应力-应变关系,以及通过有限元仿真得到TiN样品和Ti-Si-N样品的屈服极限.经过仿真得到TiN表面和Ti-Si-N表面的硬度分别为21.319GPa和39.874GPa,与实测值21.4GPa和41.8GPa很接近.该研究结果证明此计算材料应力-应变关系和求取屈服极限的方法是可行的.通过仿真得到Ti-Si-N纳米复合表面的屈服强度为24GPa、TiN表面的屈服强度为12GPa.