外延CeO_2高k栅介质层的结构及介电性能

利用脉冲激光沉积两步生长法在Si(111)衬底上制备了厚度为10～40 nm的外延CeO2薄膜,构建了Pt/CeO2/Si MOS结构,研究了CeO2薄膜的界面及介电性能。实验发现,界面处存在的电荷对MOS结构C-V特性的测量有较大影响,采用两步生长法制备的外延CeO2薄膜在保持较大介电常数的同时有效降低了界面态密度。由等效氧化物厚度-物理厚度曲线得出CeO2薄膜的介电常数为37;根据Hill-Coleman法计算出CeO2薄膜界面态密度为1012量级。

nc-Si:H薄膜的微结构特征与光学特性

利用射频等离子体增强型化学气相沉积(RF-PECVD)工艺,以SiH4和H2作为反应气体源,在玻璃和石英衬底上制备了氢化纳米晶硅(nc-Si:H)薄膜.采用Raman散射谱、原子力显微镜(AFM)、透射光谱方法对在不同衬底温度与不同H2稀释比条件下沉积生长薄膜的微结构和光学特性进行了实验研究.结果表明,nc-Si:H薄膜的晶粒尺寸为2.6～7.0nm和晶化率为45%～48%.在一定反应压强、衬底温度和射频功率下,随着H2稀释比的增加,薄膜的沉积速率降低,但晶化率和晶粒尺寸均有所增加,相应光学吸收系数增大.而在一定反应压强、射频功率和H2稀释比下,随着衬底温度的增加,沉积速率增加,薄膜晶化率提高.

射频功率对RF-PECVD法制备纳米硅薄膜结构特征和光学特性的影响

利用射频等离子体增强型化学气相沉积(RF-PECVD)工艺,以SiH4和H2作为反应气体源,在石英衬底上制备了氢化纳米硅(nc-Si∶H)薄膜。其中衬底温度为250℃,H2稀释比为99%,反应压强为133Pa和射频功率为20～60W。采用α-台阶仪、X射线衍射仪(XRD)、Raman光谱仪、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)和紫外-可见光分光光度计等对薄膜的结构特征和光学特性进行了测试研究。结果表明,随着射频功率的增大,nc-Si∶H薄膜的沉积速率增加,晶化率提高,晶粒尺寸增大和氢含量减小,同时薄膜的吸收系数增强,光学带隙变窄,结构有序性增强和带尾态宽度减小。

衬底材料对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响

采用脉冲激光沉积系统分别在LaAlO_3(001)和MgO(001)衬底上沉积了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)薄膜,以Pt做电极分别构架了Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO_3叉指电容器。利用X射线衍射仪、原子力显微镜和Aglient E4980LCR表分别对两种薄膜的结构、表面形貌和介电特性进行表征。研究发现:两种衬底都可以实现BST(001)薄膜的外延生长,MgO和LaAlO_3衬底上BST薄膜的晶粒尺寸分别为52 nm和42 nm。在室温40 V偏置电压下,Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO_3的调谐率分别为39.68%和29.55%,最低损耗分别为0.029和0.053。这说明衬底材料的晶格常数不同,最终导致了BST薄膜介电性能的不同。

含Ag电极的非晶In-Ga-Zn-O薄膜的阻变开关特性

采用射频磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了非晶InGaZnO4(α-IGZO)薄膜,利用直流磁控溅射法制备的Ag金属薄膜作为反应上电极,构建了Ag/非晶InGaZnO4(α-IGZO)/Pt结构的阻变存储器件单元。所制备的器件具有双极型阻变特性,写入时间仅为107 ns,经过300次循环开关后,器件仍显示良好的开关效应。对置于高低阻态的器件使用5 mV横电压测量其电阻,电阻值经过1.2×104s无明显衰减趋势,表明器件具有较好的保持特性。阻变开关机制归因于在外加电场的作用下,由于电化学反应,使得Ag导电细丝在存储介质α-IGZO薄膜中形成和溶解。

水温控制系统

介绍了用模糊控制思想对PID参数进行实时整定方法进行水温控制的单片机系统 ,介绍了PID参数模糊整定的方法和系统软、硬件的构成 .

一个DC-32GHz两位微机械移相器(英文)

采用分布式微机械传输线结构实现了两位移相器 ,并且为了减小传输线负载电容和驱动电压首次提出了用共面波导传输线来驱动微机械桥的结构 (共面波导驱动结构 ) .结果显示驱动电压小于 2 0 V,2 0 GHz时两位移相器的相移为 0°/ 2 0 .1°/ 4 1.9°/ 6 8.2°,插入损耗为 - 1.2 d B.在 DC到 32 GHz的范围内相移具有良好的线性 ,插入损耗小于 - 1.8d B,反射损耗好于 - 11d B.实验结果表明了该结构在高介电常数衬底上制造低插损。

氧气气氛下退火温度对BST薄膜结构及物理性能的影响

利用溶胶凝胶法在Pt/TiO2/SiO2/Si(001)衬底上制备了(～70nm)的Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,采用磁控溅射法构建了Pt/BST/Pt/TiO2/SiO2/Si(001)电容器,研究了在氧气气氛中不同退火温度对BST薄膜结构及物理性能的影响.结果发现,650℃退火样品具有良好的结晶质量和介电性能.650℃退火样品在电场强度为200kV/cm时漏电流密度为3.06×10-6 A/cm2.

基于平面螺旋电感的微型ICP激发源

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,基于MEMS的光谱仪分光系统和光电检测系统研究报道日益增多,但是微型激发源的研究报道相对较少。文章介绍了一种基于表面微机械加工技术的微型电感耦合等离子体(ICP)激发源,其RF功耗在数瓦以下、氩气消耗量远低于常规ICP激发源。阐述了这种激发源的结构、加工工艺流程及性能指标。同时还介绍了作者设计制作的基于PCB工艺的微型ICP激发源,采用了平面螺旋电感线圈和平面梳状交指电容,在100 Pa氩气气压下用13.56 MHz,3.5 W射频功率激励点燃了等离子体火炬,给出了装置的外观微型ICP火炬的照片。最后展望了该微型的ICP激发源在光谱仪中的应用前景。

纳米结构太阳电池的研究与展望

纳米结构太阳电池在未来第三代太阳电池中具有潜在应用价值。首先,介绍了各种纳米结构光伏材料的优异物理特性。然后,着重评述了不同纳米结构太阳电池近年的研究进展。这些太阳电池包括具有带隙可调谐特性的量子阱太阳电池、具有良好光吸收特性的纳米薄膜太阳电池、具有低反射率特性的纳米线太阳电池和基于多基子产生效应的量子点太阳电池。最后,提出了发展纳米结构太阳电池的若干技术对策,包括合理选择适宜纳米结构的材料、制备高质量的纳米光伏材料、优化设计太阳电池的组态结构以及揭示与阐明太阳电池中光生载流子的输运机制。

含Ti电极的非晶钛酸锶薄膜的阻变开关特性研究

采用射频磁控溅射法制备Ti金属薄膜作为反应电极,结合脉冲激光沉积法在Pt/Ti/Si衬底上制备了Ti/非晶-SrTiO3-δ(STO)/Pt结构的阻变存储器件单元。器件的有效开关次数可达200次以上。利用5 mV的小电压测量处于高低阻态的器件电阻,发现在经过3.1×105s以后,两种阻态的电阻值均没有明显的变化,说明器件具有较好的保持特性。器件处于高阻态和低阻态的电阻比值可达100倍以上。在9 mA的限制电流下,器件的低阻态为500Ω,有利于降低电路的功耗。氧离子和氧空位的迁移在阻变开关中起到重要的作用,界面层TiOχ发挥着氧离子库的作用。阻变开关机制归因为导电细丝(Filaments)的某些部分出现氧化或者还原现象,造成导电细丝的形成和断开。

非晶Ni-Al阻挡层对快速退火制备的硅基Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3薄膜结构及物性影响的研究

应用非晶Ni-Al薄膜作为扩散阻挡层,采用磁控溅射法和溶胶-凝胶法在Pt/TiO2/SiO2/Si（001）衬底上制备了Pt/Ni-Al/Ba0.6Sr0.4TiO3/Ni-Al/Pt电容器结构,研究了在650~800℃温度范围内快速退火（RTA）工艺对电容器结构和物理性能的影响。结果表明：在外加电场为-100 kV/cm时,700℃和750℃退火样品的介电常数达到最大,分别为150和170。非晶Ni-Al薄膜的应用可以有效地降低BST薄膜的漏电流密度。650℃退火样品在整个测试电场范围内满足欧姆导电机制;700℃、750℃和800℃退火样品分别在电压低于-3.67 V、-2.65 V和-2.14 V时满足欧姆导电机制,在电压高于-3.67 V、-2.65 V和-2.14 V时满足普尔-弗兰克导电机制。

氧氩混合气氛下脉冲激光沉积法制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)薄膜的研究

利用脉冲激光沉积法(PLD),在质量流量比为1∶3的氧气和氩气的混合气氛下,在STO(001)基片上制备了外延的YBa_2Cu_3O_(7-δ)(YBCO)超导薄膜。尽管薄膜表面分布有亚微米到微米量级颗粒,但与传统PLD制备YBCO的方法相比,大颗粒的密度要小得多。直流电阻和磁化率测量法同时证明了YBCO薄膜的超导转变温度(T_c)大于90 K。在40 K时,零场临界电流密度(J_c)为63.8 MA/cm^2,在5.2 T时达到最大钉扎力密度(F_(pmax))387.9 GN/m^3;在65 K时,零场Jc为28.3 MA/cm^2,在2.6 T时F_(pmax)达到71.3 GN/m^3;在77 K时,零场J_c为8.7 MA/cm^2,在0.91T时F_(pmax)达到12.1 GN/m^3。研究结果为氧气和氩气混合气氛下PLD方法制备YBCO薄膜提供了重要实验数据。

石英衬底上大晶粒多晶Si薄膜的制备与结构表征

利用高频感应加热化学气相沉积工艺,以H2稀释的SiH4作为反应气体源,在未抛光的粗糙石英衬底上直接沉积制备了具有均匀分布的大晶粒多晶Si膜。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和可见-紫外分光光度计等检测手段,测量和分析了沉积膜层的表面形貌、晶粒尺寸、择优取向与光反射等特性。结果表明,多晶Si膜中Si晶粒的尺寸大小和密度分布不仅与工艺参数有关,而且强烈依赖于衬底的表面状况。1000℃下沉积薄膜的平均晶粒尺寸为～3μm,择优取向为<111>晶向。反射谱测量表明,920℃下制备薄膜的反射率比1000℃下制备的更低,最低值达18.4%,这应归功于前者具有更大的表面粗糙度。

关于工科数学教学的思考与探索

文章针对目前工科数学教学中存在的不足,从教材与师资队伍建设、教学内容改革、开展数学实验与数学建模三个方面阐述了如何提高工科数学教学质量,培养高素质工科人才。

一种DC～5GHz串联微波开关的温度特性和功率处理能力的测试与分析(英文)

描述了一种串联微波 MEMS开关的设计、制造过程 ,它制作在玻璃衬底上 ,采用金铂触点 ,在 DC～ 5 GHz,插损小于 0 .6 d B,隔离度大于 30 d B,开关时间小于 30μs.对这种微波开关的温度特性和功率处理能力进行了测试 ,在DC～ 4 GHz,85℃下的插损增加了 0 .2 d B,- 5 5℃下的插损增加了 0 .4 d B,而隔离度基本保持不变 .在开关中流过的连续波功率从 1 0 d Bm上升到 35 .1 d Bm ,开关的插损下降了 0 .1～ 0 .6 d B,并且在 35 .1 d Bm (3.2 4 W)下开关还能工作 .和所报道的并联开关最大处理功率 (4 2 0 m W)相比 。

多晶Si薄膜表面金催化Si纳米线生长

以Au膜作为催化剂和大晶粒多晶Si薄膜为衬底,利用固-液-固生长机制,制备出直径在30～100 nm和长度为几百微米的高密度Si纳米线。实验研究了退火温度、生长时间和N2流量对Si纳米线生长的影响。结果表明,随着退火温度的升高,生长时间的延长和N2流量的增加,Si纳米线的长度和密度都显著增加。对不同生长时间下获得的Si纳米线样品进行了X射线衍射测量,结果显示随着生长时间的延长,多晶Si薄膜和表面的Au膜成分都在减少。光致发光谱则显示出弱的蓝光发射和强的红光发射特性,前者应是由非晶SiOx壳层中的氧空位发光中心引起,后者则应归因于Si纳米线芯部与非晶SiOx壳层之间界面区域附近中的Si=O双键态或非桥键氧缺陷中心。

溅射功率对射频磁控溅射制备非晶In-Ga-Zn-O薄膜的影响

采用射频磁控溅射法在室温玻璃衬底上成功地制备出了铟镓锌氧(In-Ga-Zn-O)透明导电薄膜。研究了不同溅射功率对In-Ga-Zn-O薄膜结构、电学和光学性能的影响。X射线衍射(XRD)表明,在80～150 W溅射功率范围内,In-Ga-Zn-O薄膜为非晶结构。随着溅射功率的增加,生长速率成线性增加,电阻率逐渐降低。透射光谱显示在350 nm附近出现较陡的吸收边缘,说明In-Ga-Zn-O薄膜在以上溅射功率范围内具有良好的薄膜质量。光学禁带宽度随着溅射功率增加而减小。In-Ga-Zn-O薄膜在500～800 nm可见光区平均透过率超过90%。

低限流下含Ag电极的BiFeO_3薄膜的阻变开关特性

采用磁控溅射系统在Pt衬底上构建了Ag/BiFeO_3(BFO)/Pt三明治结构的阻变存储器件单元,该器件可以在较低的限制电流下实现阻变行为并显著降低功耗。在0.5μA的低限制电流下,器件具较好双极I-V滞回曲线,开关电阻比值超过1个数量级,有效开关次数达500次以上,阻态保持时间超过1.8×104s,有较好的保持特性。分析了该Ag/BFO/Pt器件的阻变开关机制,主要归因于Ag原子在BFO薄膜内的氧化还原反应引起的金属导电细丝的形成与断开。

真空退火温度对射频磁控溅射制备非晶In-Ga-Zn-O薄膜性能影响的研究

采用射频磁控溅射技术在室温下玻璃衬底上制备了铟镓锌氧（In—Ga—Zn-O）透明导电薄膜，并对该薄膜进行了真空退火。研究了不同退火温度对In-Ga—Zn-O薄膜结构、电学和光学性能的影响。X射线衍射（XRD）表明，在300℃至500℃退火温度范围内，In-Ga-Zn-O薄膜为非晶结构。随着退火温度的增加，薄膜的电阻率先减小后增大。透射光谱显示退火后In-Ga-Zn-O薄膜在500—800nm可见光区平均透过率超过80％，且在350nm附近表现出较强的紫外吸收特性。经过退火的薄膜光学禁带宽度随着退火温度的增加先增大后减小，350℃最大达到3．91eV。