机械刻槽深埋电极太阳电池中二氧化硅层的制备

结合实验室制备机械刻槽深埋电极太阳电池的工艺过程及实验结果，给出二氧化硅层参数的最佳设计及制备方法，实验结果表明，1000度氧化温度下采用于一湿－干氧化法，经过70分钟可生长350nm-450nm厚的二氧化硅层，这不仅大大缩短了高温氧化时间，降低了生产成本，而且氧化层的质量和厚度也能满足器件和工艺过程的要求。     

对天然鳞片石墨及椰壳活性炭进行液相氧化的初步研究

以天然鳞片石墨和椰壳活性炭为原料，在Hummers法基础上制备了氧化石墨和氧化活性炭，研究了液相天然鳞片石墨和椰壳活性炭氧化前后的结构与性能的变化．结果表明：液相氧化过程中存在表面氧化和层间氧化两种氧化反应机制，石墨质材料既有表面氧化也有层间氧化，而炭质材料则以表面氧化为主．表面氧化的结果使氧化石墨和氧化活性炭中均含有大量极性基团，这些基团的存在使它们表现出较强的极性和一定的化学活性．层间氧化使氧化石墨的层间距由原石墨的0．3354nm增加到0．8981nm，石墨片层之间的基团及H2O分子的存在是层间距增大的主要原因．在稀的碱性溶液中，氧化石墨层离后为针状或扁球状纳米颗粒，颗粒之间存在一定的团聚，而氧化活性炭为球状纳米颗粒，团聚后呈直链状．     

简便合成椭球形二氧化硅包覆的金纳米棒

采用溶胶-凝胶法成功地制备出一种椭球形核-壳结构二氧化硅包覆的金纳米棒.分别采用透射电镜、扫描电镜、紫外、电子衍射和扫描电镜能谱对制备出的二氧化硅包覆的金纳米棒进行表征.结果表明二氧化硅包覆的金纳米棒呈椭球形,大小为60～80nm,壳层二氧化硅厚度约10～20nm.通过紫外检测发现,二氧化硅壳层对金纳米棒的光学特性几乎没有影响.试验结果表明,这种新颖的二氧化硅包覆的金纳米棒微球在生物医学(如治疗、传感器和分子影像等)中有着潜在的应用价值.     

铝铜合金阳极氧化新工艺

在低浓度复合电解液中,利用分阶段升压技术,高温下在阳极氧化较难的铝铜合金LY12上制备了具有较高厚度、硬度和良好外观的银白色氧化膜层．实验研究了各工艺参数对膜层性能的影响．结果表明：磷酸是主要成膜物质;由定量的有机羟酸和导电盐组成的添加剂可大大提高膜层的厚度;电流密度的大小对膜层性能影响较大;采用分阶段升压方式可使电流密度在较长时间内保持较大的值;阳极氧化电压,氧化温度及氧化时间等对成膜过程也有一定影响．     

基于IBC太阳电池的二氧化硅掩膜研究

在叉指状背接触太阳电池(IBC电池)的制作过程中,一种办法是以二氧化硅作为掩膜阻挡磷扩散进入已经扩硼的区域,在有二氧化硅保护的区域,p+区保持不变,在没有二氧化硅保护的地方磷扩散进入形成n+背表面场,从而实现在不同区域的不同扩散。该文是研究在不同的的温度下热氧化得到的二氧化硅氧化层的厚度,厚度从0 nm到124 nm,然后通过测量磷扩散前后方阻变化和ECV图像,研究不同厚度下的二氧化硅掩膜对磷扩散的阻挡作用。同时,还测量了在不同情况下硅片的少子寿命,以确定一个最佳的热氧化二氧化硅工艺,为IBC电池工艺的后续研究提供参考。     

聚苯乙烯-甲基丙烯酸模板与SiO2空心微球可控性制备

利用无皂聚合和乳液聚合,制备了聚苯乙烯-甲基丙烯酸胶体模板.聚苯乙烯-甲基丙烯酸胶体模板粒径分别控制为363,349,160和56 nm,实现了模板粒径的可控制备.利用制备的聚苯乙烯-甲基丙烯酸系列胶体模板,以偏硅酸钠为前驱体,煅烧去除模板后,制备了不同粒径及壁厚的二氧化硅空心微球.所制备的样品粒径在69～ 405 nm之间,壁厚在11 ～27 nm之间变化.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和傅立叶变换红外光谱仪,对乳液模板、核壳复合材料及二氧化硅空心球形貌进行了表征,提出了聚苯乙烯-甲基丙烯酸模板与二氧化硅空心微球粒径调控的有效方法.     

有源层厚度对酞菁铜薄膜晶体管电学性能的影响

制备了顶接触的薄膜晶体管,实验中采用二氧化硅作为绝缘层,然后再依次真空蒸镀酞菁铜(CuPc)作为晶体管器件的有源层,金作为源漏电极。不同CuPc有机薄膜的厚度分别为15nm、40nm和80nm,制作成三种薄膜晶体管器件。实验证明,当有源层厚度为40nm时,能够获得最大的饱和电流和载流子迁移率。     

含三氯乙烷干氧气氛中二氧化硅薄层的生长规律

研究了含TOA(三氯乙烷)干氧气氛中,温度在900～1100℃范围内,10～100nm二氧化硅薄层的生长规律。讨论了该规律的解析表达式和有关模型参数。比较了经高温含氧退火和未经高温退火所生长的氧化层的击穿电场强度和可动离子沾污等特性。结果表明,前者优于后者。经含氧退火处理的薄氧化层更适用于小尺寸器件。     

铝酸盐体系中镁合金微弧氧化膜的性能

利用交流微弧氧化装置对铝酸盐体系中的AZ91D镁合金进行了微弧氧化处理，并通过扫描电镜、表面性能测试仪和电化学测试技术等研究了氧化时间和电流密度对微弧氧化膜层表面形貌、厚度、耐蚀性、摩擦磨损性能和结合力的影响．实验结果表明，随着氧化时间和电流密度的增大，在铝酸盐体系中镁合金微弧氧化膜层表面微孔的数量减少，但微孔直径和表面粗糙度增大．微弧氧化膜层的厚度约为4-16μm；膜层与基体的结合力均在20N以上．微弧氧化膜层的耐磨性和耐蚀性随氧化时间和电流密度的增大呈先升高后降低的趋势．镁合金在铝酸盐体系中微弧氧化处理的最佳工艺为氧化时间40min、电流密度0．20A／cm^2.     

二氧化硅材料的应用

本文概述了溶胶-凝胶法制备光学石英玻璃的工艺过程，并就二氧化硅在微晶玻璃和膜技术方面的应用热点课题进行了简介。     

低功耗肖特基整流器件用200mm高均匀性硅外延层生长工艺研究

200 mm硅外延片是肖特基器件的关键支撑材料,但是大尺寸硅外延层生长面临反应面积大,易受热流场扰动影响的问题,导致采用传统外延工艺始终未实现预期目标。本文利用Centura外延炉,在200 mm的硅单晶衬底上化学气相沉积(CVD)了结晶质量良好且高均匀性的外延层,外延层厚度不均匀性<1.0 %,电阻率不均匀性<1.1 %,无滑移线、雾等缺陷。实验利用光学显微镜、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、汞探针电容-电压测试仪(Hg-CV)等测试设备分别研究了外延层的表面形貌、厚度和电阻率等参数。通过精确调节外延炉内的热场和流场分布,结合设计附面层杂质稀释、基座浅层包硅等技术,解决了参数一致性与稳定性问题,实现了高质量200 mm的硅外延层。     

New insights into the effects of silicon content on the oxidation process in silicon-containing steels

Simultaneous thermal analysis (STA) was used to investigate the effects of silicon content on the oxidation kinetics of silicon- containing steels under an atmosphere and heating procedures similar to those used in industrial reheating furnaces for the production of hot-rolled strips. Our results show that when the heating temperature was greater than the melting point of Fe₂SiO₄, the oxidation rates of steels with different silicon contents were the same; the total mass gain decreased with increasing silicon content, whereas it increased with increasing oxygen content. The oxidation rates for steels with different silicon contents were constant with respect to time under isothermal conditions. In addition, the starting oxidation temperature, the intense oxidation temperature, and the finishing oxidation temperature increased with increasing silicon content; the intense oxidation temperature had no correlation with the melting of Fe₂SiO₄. Moreover, the silicon distributed in two forms: as Fe₂SiO₄ at the interface between the innermost layer of oxide scale and the iron matrix, and as particles containing silicon in grains and grain boundaries in the iron matrix.     

低阻硅TSV高温工艺中的热力学分析

针对低阻硅TSV热力学研究的空白做出了相应的仿真分析.首先介绍了低阻硅TSV转接层的加工工艺,接着基于实验尺寸,在350℃工艺温度下,模拟了低阻硅TSV的涨出高度及应力分布.不同于铜基TSV,低阻硅TSV的涨出区域主要集中在聚合物绝缘层的上方.为了减小低阻硅TSV的涨出高度及热应力,分别对工艺温度、表面SiO₂厚度、低阻硅TSV的直径、高度、间距和BCB绝缘层厚度进行了变参分析.结果表明,减小BCB绝缘层的厚度及高度以及增加表面SiO₂厚度是抑制低阻硅TSV膨胀高度及减小热应力的有效方法.      

直径200mm太阳能CZSi复合式热场的数值模拟

用直径18英寸复合式热系统生长了直径200mm的太阳能CZSi单晶,计算机数值模拟分析表明,该热系统能降低熔硅纵向温度梯度,从而有效抑制熔体的热对流,并增加了熔硅与坩埚的边界层厚度,减少了SiO的熔入,降低了硅中氧、碳的含量,数值模拟对热场温度梯度的分析与实验结果较好地吻合。     

粘接层预氧化对热障涂层TGO生长与抗高温氧化性能的影响

利用预氧化技术在热障涂层(TBC)的陶瓷层/粘接层界面形成致密Al₂O₃层,经过1 100 ℃高温氧化试验,研究了该Al₂O₃层通过抑制氧气扩散,降低热生长氧化物(TGO)生长速率的作用机理,阐明了粘接层预氧化对整体热障涂层氧化行为的影响规律.结果表明:喷涂态(A-TBC)与预氧化(P-TBC)试样的TGO厚度及氧化增重均随氧化时间的延长而增长.但是,P-TBC显著减少了整个过程氧的扩散,有效抑制了氧化初期TGO的急速生长,使得P-TBC能够长期保持有益的TGO结构、降低抛物线氧化速率,并最终提高热障涂层抗高温氧化性能.     

大粒径氧化石墨及石墨烯的制备与表征

以0.10、0.15、0.18、0.30 mm 4种不同粒径的石墨为原料,采用密闭氧化、氨-水合胼还原法,经过2个控温阶段制备了10~20 μm大粒径氧化石墨(GO)与石墨烯,并通过正交实验、单因素实验优化了制备条件. 测定了GO与石墨烯的傅里叶红外光谱、拉曼光谱及热稳定性.用扫描电镜、X线衍射光谱、原子力显微镜测试了产品的结构与石墨烯片层厚度. 实验结果表明:石墨粒径越小,片层剥离程度越高, GO的产率、热稳定性也均有提高. 石墨烯在800 ℃下残炭率高于80%,剥离层厚度约为1 nm. 本实验研究为制备大粒径GO与石墨烯提供了一种可行的实验方法.     

Ni系低温钢的高温氧化行为研究

为研究Ni系低温钢的高温氧化行为,利用Setsys Evolution型高温同步热分析仪对Fe-3.5Ni和Fe-9Ni钢在700~1200℃的氧化行为进行了研究,采用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段表征了氧化物微观形貌和物相组成.结果表明:700~1200℃条件下氧化2h后,Fe-3.5Ni钢和Fe-9Ni钢的氧化增重曲线规律相似,相同氧化温度条件下,单位面积Fe-9Ni钢的增重量低于Fe-3.5Ni钢.随氧化温度的升高,试样表面依次出现团絮状、晶须状和不规则多边形状Fe₂O₃.氧化分为内氧化和外氧化,内、外氧化层厚度随氧化温度的提高逐渐增加,且900℃是两种钢外氧化层厚度发生突变的临界温度.内氧化层由FeNi₃和混合物(FeO+Fe₃O₄)组成,外氧化层由Fe₂O₃,Fe₃O₄和FeO组成,且外氧化层内包裹着尖晶石相NiFe₂O₄;随着Ni含量增加,NiFe₂O₄增多并形成连续的薄带.     

Characterization of ultrathin SiO 2/Si interface grown by low temperature plasma oxidation

Ultrathin SiO 2 layers on Si (100) wafers were prepared by plasma oxidation at a low temperature (250℃). The analyses of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and TEM reveal that the chemical composition of the oxide layer is stoichiometric SiO 2 and the SiO 2/Si interface is abrupt. The thickness of the ultrathin oxide layer obtained from XPS, capacitance-voltage (C-V) and ellipsometry measurements indicate a nonlinear time dependence. The high frequency C-V characterization of MOS structure shows that the fixed charge density in SiO 2 film is about 10 11 cm -2 . It is also shown that the strength of breakdown electrical field of SiO 2 film with 6 nm thickness is of the order of 10 6 Vcm -1 . These properties of the ultrathin SiO 2 layer ensure its application in silicon quantum devices.     

高温热退火时异质结薄膜CeO_2/Si界面扩散-反应的机理研究

基于CeO2／Si异质结在氧气氛下高温退火界面存在扩散反应过程，建立了扩散－反应方程，对有关的实测数据进行了计算机拟会，其结果与实验能很好地吻合．不同温度下的拟合结果还表明，异质结界面处O，Ce，Si的扩散系数及Si的氧化反应系数均随温度指数上升，并计算出扩散反应激活能．     

氧化法在石英衬底上制备氧化钒薄膜及氧化过程和性能的研究

采用直流溅射法在石英衬底上沉积不同厚度的金属钒(V)膜,在空气氛围中进行不同温度热氧化处理获得性能最佳的退火温度和薄膜厚度。用X射线衍射仪(XRD),傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱仪分别研究了薄膜的晶体结构,红外透射性和表面组分。结果表明:厚度约为100 nm的金属钒膜在空气中370°C下氧化60 min制得VO2含量较高,相变温度45℃,热滞宽度约10℃,高低温光透过率变化41%的氧化钒薄膜。