射频磁控溅射沉积SiO2膜的研究

研究以射频磁控溅射法在Ｓｉ衬底上沉积ＳｉＯ２膜．这一方法避免了高温氧化法对器件性能的损害．在结构和物理性能上对ＳｉＯ２进行了多方面的测试和分析．结果表明，ＳｉＯ２膜具有：１）微晶结构，结构致密、表面均匀、无针孔等．２）优良的物理性能，腐蚀速率（在Ｐ腐蚀液中）０．２０～０．２４ｎｍ／ｓ，击穿场强２．６×１０７～４．４×１０７Ｖ／ｃｍ．可以得出结论：射频磁控溅射法沉积的ＳｉＯ２膜与热氧化法沉积的ＳｉＯ２膜具有相同的物理性质．     

Ca_8Mg（SiO_4）_4Cl_2中Ce~（3＋）的光谱与晶体学格位

合成了新型蓝色光致发光材料Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｃｅ（３＋），并对其进行了光谱测试．分析了Ｃｅ（３＋）在Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２晶体中应占据的晶体学格位．测试结果表明，在紫外光激发下，Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｃｅ（３＋）的发射光谱为一峰位在４１０ｎｍ～４２５ｎｍ之间的宽谱带，经分析确认作为发光中心的Ｃｅ（３＋）占据Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２晶体中多面体八配位的Ｃａ（Ⅱ）格位．     

硅酸铝短纤维增强铝硅合金复合材料的强度特性与界面结构

用挤压铸造法制备硅酸铝短纤维（Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２）增强铝硅（ＡｌＳｉ）合金复合材料,测试了复合材料的室温及高温强度,并利用透射电镜观察了Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２纤维与ＡｌＳｉ合金基体界面．结果表明：３％～１０％的硅酸铝短纤维的加入使复合材料的室温及高温强度大大提高,在硅酸铝纤维与基体界面上存在两种反应物：一种物质是ＭｇＡｌ２Ｏ４,另一种物质含有Ｓｉ和Ｐ,且二者原子之比为３∶４,呈正交结构,点阵常数为ａ＝０．７１４ｎｍ,ｂ＝１．４２８ｎｍ,ｃ＝２．４０９ｎｍ．     

刚性无机粒子对PDMS／PU共混体系增强改性研究（Ⅰ）

采用刚性无机粒子（ＳＩＯ２）填充不相容聚二甲基硅氧烷／聚氨酯（ＰＤＭＳ／ＰＵ）共混体系．重点研究了ＳｉＯ２表面处理剂种类、ＳｉＯ２填充量对不同结构的ＰＤＭＳ／ＰＵ共混体系力学性能的影响关系．研究结果表明：ＳｉＯ２经过适当偶联剂表面处理后，能显著地提高ＰＤＭＳ／ＰＵ（Ｍ）、ＰＤＭＳ／ＰＵ（Ｐ）共混物的力学性能，其抗张强度分别由３．４ＭＰａ、４．５ＭＰａ提高到１２．３ＭＰａ和９．０ＭＰａ．     

刚性无机粒子对PDMS／PU共混体系增强改性研究（I）

采用刚性无机粒子（ＳｉＯ２）填充不相容聚二甲基硅氧烷／聚氨酯（ＰＤＭＳ／ＰＵ）共混体系，重点研究了ＳｉＯ２表面处理剂种类、ＳｉＯ２填充量对不同结构的ＰＤＭＳ／ＰＵ共混体系力学性能的影响关系，研究结果表明：ＳｉＯ２经过适当偶联剂表面处理后，能显著地提高ＰＤＭＳ／ＰＵ（Ｍ）、ＰＤＭＳ／ＰＵ（Ｐ）共混物的力学性能，其抗张强度分别由３．４ＭＰａ、４．５ＭＰＡ提高到１２．３ＭＰａ和９．０ＭＰａ。     

AFM研究Sol-Gel法制备的TiO_2和Al_2O_3-TiO_2-SiO_2涂膜表面形貌

载玻片在金属醇化物的溶胶中浸涂、热处理,获得厚度为５０～９０ｎｍ的ＴｉＯ２和ＸＡｌ２Ｏ３－ＹＴｉＯ２－ＺＳｉＯ２涂膜（Ｘ＝０～３０,Ｙ＝０．２５～０．６０,Ｚ＝０．２０～０．６５,摩尔分数）。使用原子力显微镜（ＡＦＭ）研究涂膜表面纳米范围的形貌。研讨了化学组成,热处理温度与时间,以及热处理前或后的贮存史对表面形貌,ｒｍｓ－均方根粗糙度和锐钛矿结晶的影响。     

亚临界干燥制备Sio2气凝胶

以Ｅ－４０（多聚硅氧烷）为硅源,ＨＦ为催化剂,采用异丁醇为干燥介质,用溶胶凝胶法在亚临界条件下制备了ＳｉＯ２气凝胶,用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、孔径分布测定仪、比表面积测试（ＢＥＴ）等方法对其微结构进行了研究,结果表明,所制备的ＳｉＯ２气凝胶具有纳米网络结构（平均颗粒大小约１０ｎｍ,平均孔径为１４．５ｎｍ）和大比表面积（约７０８．３ｍ＾２．ｇ＾－１）。由于亚临界干燥使得制备压力从６．４ＭＰａ降低到     

nm级制造用三维微定位的扫描探针显微镜

介绍一种用于ｎｍ级制造具有ｘｙｚ三维微定位能力的扫描探针显微镜（ＳＰＭ）．采用电磁足周期性地夹紧与松开，结合压电陶管的轴向伸缩变形的微位移爬行器构成三维微定位机构．扫描范围可达２０μｍ×２０μｍ，且探针可在样品表面ｘ和ｙ方向上１０ｍｍ×１０ｍｍ范围内实行ｎｍ级的定位．探针在ｚ方向接近样品表面也可自动进行．给出了微定位器的运动分辨率、速度与工作频率，以及在扫描道显微（ＳＴＭ）方法下测得的高定向石墨表面原子图像     

MoSi2低温氧化行为的研究

通过热重量分析法（简称ＴＧＡ法）测定了ＭｏＳｉ２在低温下氧化不同时间后的重量变化,发现５００℃比４００℃或６００℃时的氧化速率明显加快,但未出现“ＰＥＳＴ”现象．认为“ＰＥＳＴ”与氧化层中相的组成有密切关系,氧化时表面生成的致密ＳｉＯ２保护层是阻碍氧化深入进行的重要原因．图３,参４．     

几种工程陶瓷的延性域磨削

在几种磨削条件下,采用不同粒度金刚石石砂轮对工程陶瓷材料进行了延性域磨削,着重研究了磨粒尺寸和各磨削参数对陶瓷材料磨削过程中脆性／延性转换的和各磨削转换的影响,并用微粉金刚石砂轮（Ｗ２．５）进行ＺｒＯ２、Ｓｉａｌｏｎ和Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的超精密磨削,获得表面粗糙度Ｒａ３,４,８ｎｍ的超光滑镜面最后采用ＳＴＭ对上述精密镜面的形貌和细节进行了观测,为解释延性域磨削的表面形成机理提出了依据。     

无掩模选择性制备硅纳米线阵列及其光致发光

基于金属辅助硅化学刻蚀发展了一种无掩模选择性区域制备硅纳米线阵列的方法, 并利用该方法成功制备了图形化的硅纳米线阵列. 扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM) 分析表明, 所制备的硅纳米线阵列是高质量的多孔微纳米结构, 并利用拉曼光谱仪研究了室温下硅纳米线阵列的光致发光特性. 结果表明, 硅纳米线阵列可实现有效的光发射, 发光波峰为663 nm. 该方法工艺简单、有效, 可潜在地应用于构筑硅基光电集成器件.     

硅微透镜阵列与红外焦平面阵列的单片集成

基于标量衍射理论 ,考虑焦距长度与微透镜尺寸的关系 ,提出了一种新的制作二元光学衍射微透镜的方法———部分刻蚀法 .利用这种方法制作了 2 5 6× 2 5 6硅微透镜阵列 ,并将其与PtSi红外焦平面阵列单片集成在一起 ,使红外焦平面阵列的灵敏度R和比探测率D 都提高了 1.7倍     

Development of a BGA Package Based on Si Interposer with Through Silicon Via

A ball grid array (BGA) package based on Si interposer with through silicon via (TSV) was designed. Thermal behaviors of the designed BGA with Si interposer has been analyzed and compared to a conventional BGA with BT substrate in the approach of finite element modeling (FEM). The Si interposer with TSV was then fabricated and the designed BGA package was demonstrated. The designed BGA package includes a 100 μm thick Si interposer, which has redistribution copper traces on both sides. Through vias with 25 to 40 μm diameter were fabricated on the Si interposer using deep reactive ion etching (DRIE), plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), copper electroplating and chemical mechanical polishing (CMP), etc. TSV in the designed interposer is used as electrical interconnections and cooling channels. 5 mm by 5 mm and 10 mm by 10 mm thermal chips were assembled on the Si interposer.     

镍钝化多孔硅表面形貌的控制和光致发光性能的改善

利用水热技术制备了系列镍钝化多孔硅样品,并对其表面形貌和光致发光谱进行了研究。实验表明,样品的表面形貌与其光致发光特性之间存在强烈的关联:采用具有较低Ni~(2 )浓度的腐蚀液所制备的样品表面形貌更为均匀,并具有相对较强的发光和较窄的发光峰。初步探索了通过对样品表面形貌的控制来改善样品发光性能的有效途径。     

用于强功率半导体激光器的石英柱微透镜阵列

采用光刻热熔法及离子束溅射刻蚀制作面阵石英柱微透镜阵列．表面探针和扫描电子显微镜的测试表明,在不同的工艺条件下制成的柱微透镜的表面轮廓具有明显的差异,给出了描述柱微透镜制作过程中的几个重要工艺参量的拟合关系式．     

改进Turner法制备光纤探针

采用改进的Turner法制备近场光学显微镜光纤探针,考察了外界因素、腐蚀溶液及保护液体系性质等对探针形貌的影响,并与管式腐蚀方法制备的光纤探针的形貌进行了对比,对Turner法制备光纤探针的工艺进行了改进.结果表明:升高反应温度可明显提高反应速度,温度由0℃升至32℃时,反应速度增加1.6倍;腐蚀溶液浓度越高,制备的探针锥长越短、表面越粗糙;适当延长反应时间可增大探针的锥角;Turner法制备光纤探针时探针锥面蜂窝状粗糙形貌是光纤探针成尖过程的本质缺陷造成的;采用第二次修饰性腐蚀可以有效地改进探针的粗糙锥面,并增大探针的圆锥角.     

Fabrication of low-loss SiO2/Si channel waveguides by roughness reduction

An experimental study of the dependence of SiO2 waveguide side wall roughness on the etch condi- tions and etch masks in CHF3/O2 based reactive ion etching plasma was reported. When working under standard low-pressure （20mtorr） etching conditions, a novel etch roughening phenomenon has been observed in the plasma, that is, the roughness of the etched front surface increases with the amount of material etched, independent of etch rate, RF power, and gas composition. Besides, the etched underlying side wall will be tapered as the upper SU-8 resist pattern degradation transfers downward. A process using double-layered mask, consisting of SU-8 resist and thin Chromium film, was developed for improving the side wall smoothness. Based on the studies, SiO2/Si channel waveguides with the propagation loss less than 0. 07dB/cm were fabricated at last.     

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.     

KOH溶液制作类圆形硅膜阵列研究

由于单晶硅在碱性腐蚀液中的腐蚀速率呈各向异性,在圆形掩膜下很难实现圆形单晶硅膜的制作.利用添加剂异丙醇(IPA)来改善KOH的腐蚀特性,在KOH与IPA混合腐蚀液体系中制备出类圆形硅膜阵列.通过扫描电镜观察腐蚀图形形貌,结果表明带有图案的N型衬底在质量分数为40%的KOH和IPA构成的混合溶液中,腐蚀出底面平整侧壁光滑的圆形硅膜阵列,并且初步探讨导电类型对腐蚀形貌影响机制.     

改进Turner法制备光纤探针的研究

研究了化学腐蚀方法制备近场光学显微镜光纤探针时外界因素和腐蚀溶液与保护液体系本身性质对光纤探针形貌的影响。结果表明腐蚀溶液和保护液二元体系的界面在光纤上形成的弯月面的高度与界面和探针之间形成的接触角、界面张力、密度差有关,在一定范围内弯月面的高度与光纤直径成正比。通过理论分析和实验结果相结合,对比管式腐蚀方法制备的光纤探针的形貌,我们发现Turner法制备光纤探针时探针锥面蜂窝状粗糙形貌是光纤探针成尖过程的本质上缺陷造成的。通过改进Turner法制备光纤探针的工艺,结果表明采用第二次修饰性腐蚀可以有效地改进探针的粗糙锥面,并增大探针的圆锥角。