聚焦离子束刻蚀多晶TiNi薄膜的表面形貌

报道了TiNi薄膜的聚焦离子束刻蚀特征及刻蚀后的表面形貌．测量结果表明薄膜的表面粗糙度随刻蚀深度呈非线性变化,当刻蚀深度等于0．1μm时,表面粗糙度为最小（5．26nm,刻蚀前为14．88nm）;刻蚀深度小于0．1μm时,表面粗糙度随刻蚀深度的增大而减小;当刻蚀深度大于0．1μm时表面粗糙度随刻蚀深度增大而增大,其原因是刻蚀深度大于0．1μm后表面出现了清晰的周期性条纹结构．此外,表面粗糙度随聚焦离子束流的增大而减小,当离子束流为2．5nA时,表面粗糙度从刻蚀前的14．88nm减小到4．67nm．     

一种量子阱超辐射发光二极管的脊波导设计

超辐射发光二极管因具有短的相干度、较宽的光谱、高的输出功率及工作稳定性好的特性,广泛应用于各种工程领域。从量子阱结构出发,在详细分析了量子限制效应的基础上,设计了一种量子阱脊波导结构,并从功率分布角度定义了限制因子,对脊波导的脊高、脊宽、包层厚度等参数进行了结构优化,经过数值模拟及结果讨论,确定了脊宽为2μm、脊高为0.5μm、包层厚度为0.2μm的脊波导结构设计对光密度分布起到了良好的限制作用。     

MEMS中硅的深度湿法刻蚀研究

探讨用于MEMS硅湿法刻蚀的刻蚀液浓度、温度、添加剂种类和浓度对刻蚀速率及表面粗糙度的影响,优化得到最佳刻蚀条件,刻蚀速率较常用刻蚀条件时提高约3倍;用扫描电镜观察刻蚀后的表面形貌,结果显示优化刻蚀条件下硅表面粗糙度得到极大的改善.以优化的刻蚀条件进行深度刻蚀,蚀刻出深达236μm的窗口,图形完整,各向异性良好.     

氧化时间对纯钛表面微弧氧化涂层微孔参数的影响

在含钙磷的硅酸盐电解液体系中,采用微弧氧化技术在纯钛表面制备多孔涂层,分析不同氧化时间(3,6,9,12,15 min)对涂层孔径大小、孔隙率等微孔参数的影响.通过扫描电镜(SEM)获取涂层表面形貌的原始图像,采用MATLAB图像处理技术实现涂层微孔参数的自动分析与定量表征.结果表明:处理后图像中的大小微孔可以被清晰识别;当氧化时间为3 min时,孔径小于1μm的微孔数量最多,大约占总数的4/5,涂层表面孔隙率为10.5%;随着时间的延长,微孔总数明显减少,孔径大于4μm的微孔持续增加,涂层孔隙率不断增大;当处理时间延长到15 min时,出现8μm及以上的大孔,表面孔隙率增长至15.0%左右.     

滚动轧制对7050铝合金FSW接头组织的影响

采用自制的滚动轧制头对5 mm厚的7050铝合金搅拌摩擦焊接头进行表面滚动轧制处理,并对滚动轧制前后接头的表面粗糙度、变形程度及横截面纵深方向微观组织演化进行了分析.结果表明：滚动轧制后接头的表面粗糙度得到改善,R_a由焊接态的7.45μm减小至6.82μm.接头横截面纵深方向从表面向下分为过渡良好的3层,依此为变形层、过渡层及微塑性变形层.变形层是应变最显著的微区,应变呈梯度分布,表层变形最大,随着距接头表面深度的增大而降低.变形层因经历了最大的变形,焊核区原始的等轴状晶粒变形细化,在距接头表面一定深度范围内形成厚度不等的纳米结构.     

单负材料填充包层的矩形波导模式特性

【目的】通过求解矩形波导模式特征方程,计算矩形波导横向场分布,研究电磁波在单负材料矩形波导中的传播特性以及该波导参数对其导模Exmn的影响规律。【方法】基于电磁场的波动理论和马卡梯里假设,利用图解法对波导有效折射率及横向电场分布进行求解,并分析波导模式的频率色散关系。【结果】该矩形波导的传播模式Ex0n和Ex1n为x方向衰减的表面模,仅当m1时,波导的传播模式才是振荡导模;固定波导芯子层厚度不变,当导波频率增大时,高阶模向高频方向移动的速度比低阶的快;保持m1,当m或n增大时,Exmn模式的截止点均向波导孔径增大的方向移动,且相邻模式的截止间距相等。【结论】单负材料包层的矩形波导既支持存在低阶表面模的条件,也支持存在高阶振荡导模的条件,波导孔径大小对导波模有很好的调制效果,可实现宽孔径多模传输和小孔径单模传输的功能。     

O2流量对O2/C4F8等离子体刻蚀SiCOH低k薄膜的影响

研究了O2/C4F8等离子体刻蚀SiCOH低k薄膜时O2流量对刻蚀率、表面结构的影响,及其放电等离子体特性的关联.发现O2流量的增大可以极大地提高多孔SiCOH薄膜的刻蚀速率,降低表面的粗糙度,减少SiCOH薄膜表面的C:F沉积.等离子体特性的光谱分析表明,O2的添加,增强了C与O之间的反应,从而在Si、F反应刻蚀Si的同时,C、O之间的反应使C消耗,实现Si、C的同步刻蚀,从而获得SiCOH低k薄膜的高刻蚀率和低粗糙度表面.     

IF 钢铸坯厚度方向洁净度演变

采用夹杂物原貌分析、扫描电镜和能谱分析、氧氮分析等手段系统分析了 IF 钢铸坯全厚度方向的洁净度变化及夹杂物分布规律.铸坯厚度方向全氧(T. O)和 N 质量分数平均值均为17×10-6.内、外弧表层1/16内 T. O、N 均高于平均值5%~10%,存在夹杂物聚集带;内弧1/4至外弧1/4区域 T. O、N 水平低于平均值5%~10%;表层1/16至1/4区域接近平均水平.共统计夹杂物963个,夹杂物平均粒径5.7μm,<5μm 占60%, < 10μm 占90%;Al2 O3夹杂主要存在表层5 mm 内,尺寸在2~10μm;TiN- Al2 O3和 TiN 粒子主要在距离表层5 ~ 80 mm,尺寸随深度增加而增大;TiN- TiS 和 TiS 夹杂主要在距离表面80~130 mm,尺寸1~5μm.从铸坯表层到中心主要夹杂物的分布依次是 Al2 O3、Al2 O3- TiN、TiN、TiN- TiS、TiS 和 MnS.     

基于环形金属贴片的全息阻抗调制表面的表面阻抗研究

基于环形金属贴片结构,提出了一种增大表面阻抗范围的方法.通过在环形金属贴片上刻蚀环,可以有效增大表面阻抗的变化范围,同时,利用HFSS仿真软件对带刻蚀环的环形金属贴片晶格单元进行了仿真计算.仿真结果表明,带刻蚀环的环形金属贴片晶格单元具有较宽的阻抗变化范围.     

H62黄铜疏水表面的制备及疏水机理研究

采用三氯化铁和盐酸溶液刻蚀H62黄铜表面,得到了一层由梯田状台阶结构及平均孔径为(6.2-8.3) μm的蚀坑组成的阶层结构.该表面与水滴的表观接触角最大为131.8(°),接触角滞后为5.6(°).研究了不同刻蚀时间对表面疏水性的影响,结果表明刻蚀时间对表面阶层结构的形成和水滴在该表面的接触角有重要的影响.随着刻蚀时间的增加,表面逐渐形成台阶结构并且边缘趋于规整,接触角不断增大;当台阶结构消失时,接触角随之变小.初步分析了这种阶层结构的形成机制,用Wenzel理论、Cassie理论及有限液-固界面理论对表面的润湿性进行了分析.结果表明,有限液-固界面理论在表征粗糙表面润湿性方面更具有合理性.     

半矢量有限差分波束传输法求解多模波导模场

三维波导的模场具有偏振特性(TE或TM模),针对三维脊型光波导模场的偏振相关性,对于不同偏振方向的模场构造满足不同边界连续性条件的差分格式,结合交替方向隐式FD-BPM来处理三维波导问题,分析了多模脊型光波导的模场,得到各阶导模的模传播常数和模场分布.利用该方法得到的模场可以基于同一套空间差分网格而直接用于波导器件的FD-BPM功能模拟,避免为了分析波导模场而去寻求另外的方法.     

基于有限元法的上翘梯形脊波导特征值分析

采用有限元方法对脊上翘梯形脊波导的传输特性进行了研究,求解了脊上翘梯形脊波导的主模截止波长,单模带宽以及典型尺寸的场结构图,讨论了各个参数的变化对上翘梯形脊波导传输特性的影响,且给出了相应的计算数据和图示.     

等离子体刻蚀中工艺参数对刻蚀速率影响的研究

用实验方法研究了在感应耦合等离子体(ICP)的干法刻蚀过程中，工艺参数对刻蚀速率的影响．研究结果表明，刻蚀速率随SF6气体流量、自偏压以及射频功率的增大而增大，但当SF6气体流量、自偏压达到一定值后，刻蚀速率开始降低．实验中对工艺参数进行了优化，在射频功率为500W、自偏压为150V、流量为50cm^3／s，以及SiO2和Si3N4的选择比为15的条件下。硅的刻蚀速率达到了0．80μm／min．     

硅基PMMA/SiO2-ZrO2有机-无机复合光波导的制备研究

构建了一种硅基PMMA/SiO2-ZrO2有机-无机复合光波导结构,采用溶胶-凝胶法在硅基底上制备厚度约17μm的PMMA薄膜作为包层材料,在硅基PMMA上制备了具有紫外感光性的SiO2-ZrO2基有机-无机复合芯层薄膜.测得PMMA和SiO2-ZrO2基复合薄膜在光纤常用通讯窗口0.85,1.31,1.55μm波长附近的折射率差比δ分别为4.81%,4.55%,4.50%.利用芯层材料自身的感光性,结合紫外辐照技术,制备了硅基PMMA/SiO2-ZrO2基有机-无机复合光波导阵列图形,其最小宽度约25μm,厚度约5μm,图形规整、边缘清晰.通光实验表明该波导能够将波长1.53~1.55μm的光限制在波导内,实现光的传输和分束.     

考虑粗糙度影响的表面织构最优参数设计模型

为考察表面粗糙度对织构表面摩擦学性能的影响,采用求解基于平均雷诺方程的表面织构润滑计算模型的方法,研究综合粗糙度和方向参数等对摩擦系数及最优织构参数的影响规律.结果表明:当织构表面具有横向粗糙条纹时具有较优的摩擦学性能表现;当综合粗糙度σ<0.5μm时,摩擦系数和最优织构深度不随综合粗糙度的变化而变化,当σ≥0.5μm时,摩擦系数和最优织构深度随粗糙度的增大而增大;最优织构直径随综合粗糙度的增大而增大,最优织构面积比与综合粗糙度之间不相关,最优织构参数不随方向参数的变化而变化.在仿真结果的基础上,建立考虑粗糙度影响时表面织构的最优参数设计模型,试验验证所建立的模型是合理的和正确的.     

CHF3等离子体刻蚀SiCOH低k薄膜的机理分析

通过对SiCOH低k薄膜刻蚀后的表面状态分析、等离子体空间活性基团分析,并通过调节刻蚀时的离子轰击能量,从实验上研究了碳氟等离子体刻蚀SiCOH低k薄膜的基本过程,发现刻蚀过程中SiCOH薄膜表面的C:F沉积、到达SiCOH薄膜表面的F原子密度以及传递到SiCOH薄膜表面的能量是决定SiCOH薄膜刻蚀的主要因素,符合Sankaran的碳氟等离子体刻蚀SiO2薄膜模型.在等离子体空间的CF2基团浓度较低、F基团浓度较高时,并且施加给待刻蚀薄膜的偏置功率较高时,SiCOH薄膜表面沉积的C:F薄膜层较薄,有利于等离子体空间的F基团和离子轰击薄膜的能量传递到SiCOH薄膜表面,从而使SiCOH薄膜表面的F、Si反应几率增大,实现SiCOH薄膜的有效刻蚀.     

SOI脊形光波导的设计与研制

利用有效折射率的数值解法,计算出了SOI脊形光波导的有效折射率.由此得到SOI脊形光波导传输单模光波时内外脊高b,h及脊宽W的尺寸.在此基础上研制了SOI光波导,测得其传导损耗为0.87dB/cm.     

BST薄膜的湿法化学刻蚀工艺优化及应用初探

采用sol-gel法在SiO2/Si衬底上制备了Ba0.7Sr0.3TiO3(BST)薄膜.利用湿法化学刻蚀技术对BST薄膜进行图形化.通过实验结果对比,选择HF/HNO3/H2O2/H2O(体积比为1∶20∶50∶20)的混合液作为最佳刻蚀液.扫描电镜(SEM)结果表明,刻蚀后BST薄膜表面干净,无残留物,图形轮廓清晰.原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)结果显示,刻蚀后BST薄膜表面粗糙度增大,结晶性退化.对刻蚀后的薄膜在600℃后退火处理,能要在一定程度上恢复其表面形貌和结晶性.应用优化工艺制备BST薄膜阵列,采用剥离法将Au,Ni/Cr和Pt/Ti电极进行微图形化.最后,成功地制备了Au/Ni/Cr/BST/Pt/Ti/SiO2/Si结构的8×8元的红外探测器阵列.     

Yb:YVO_4晶体波导传播特性研究

为研究飞秒激光直写Yb:YVO_4晶体波导传播特性,采用Rsoft模拟软件和有限差分光束传播方法,对波导与材料的折射率差、波导尺寸等参量进行优化。得到当波导与材料的折射率差范围为0.015~0.0365,波导宽度范围为2~3μm、波导深度范围为3~10μm时,光在波导内只以基模形式传播,且光在波导内的近场光强分布稳定,散射损耗低,模式转换损耗消失。实验结果表明,通过控制波导参量可有效降低光在波导内的传播损耗并提高近场光强分布的稳定性,能够为飞秒激光微加工Yb:YVO_4晶体波导及其激光器设计提供一定的理论依据。     

电化学刻蚀及类金刚石薄膜对2024铝合金疏水性能影响

材料表面的疏水性决定了其耐蚀及防污性能.采用电化学刻蚀技术在2024铝合金表面制备具有微-纳米尺寸的粗糙结构,再利用等离子体增强化学气相沉积技术在其表面制备类金刚石薄膜,采用半球法计算刻蚀及镀膜后的接触角,利用扫描电镜观察刻蚀后的表面形貌,研究刻蚀电流密度及刻蚀时间对薄膜疏水性能的影响机制.结果表明,电化学刻蚀能够明显改善2024铝合金的表面疏水性.本实验范围内,刻蚀时间为100 s且电流密度为2.6 A/cm2时,试样表面微/纳浮突结构相对均匀,疏水性能较高;镀DLC膜后,表面自由能为32.32 mN/m,仅为基体的一半;低自由能进一步提高铝合金表面疏水性能.