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不同晶面应变纤锌矿GaN/AlN量子阱的价带结构理论研究
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作者 刘亚群 李希越 章国豪 《广东工业大学学报》 CAS 2024年第1期119-126,共8页
为深刻理解应变异质结量子阱结构的物理性质,帮助改进基于宽禁带氮化物半导体器件的设计,本文基于六带应力相关的k·p哈密顿量与自洽薛定谔-泊松方程建立了在场约束效应下极性(0001)、半极性(10■2)及非极性(10■0)晶面的纤锌矿GaN/... 为深刻理解应变异质结量子阱结构的物理性质,帮助改进基于宽禁带氮化物半导体器件的设计,本文基于六带应力相关的k·p哈密顿量与自洽薛定谔-泊松方程建立了在场约束效应下极性(0001)、半极性(10■2)及非极性(10■0)晶面的纤锌矿GaN/AlN量子阱价带子带模型,并给出了不同晶面GaN/AlN量子阱在双轴和单轴应力作用下的子带能量色散关系。根据应力对量子阱价带结构的影响,对应力与空穴有效质量之间的微观物理关系进行了综合研究。结果表明,价带结构对晶体取向的改变有很大的依赖性。双轴应力对有效质量的改善效果不大,然而单轴压缩应力通过降低垂直沟道方向的能量使低有效质量区域获得更多的空穴,从而有效降低空穴有效质量,且在不同晶面的结构中都减少了约90%。 展开更多
关键词 价带结构 应力 GaN/aln量子阱 晶面 k·p方法
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AlN/Cu钎焊接头残余应力的数值模拟研究
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作者 闾川阳 李科桥 +4 位作者 盛剑翔 顾小龙 石磊 杨建国 贺艳明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期185-193,共9页
氮化铝(AlN)陶瓷可用于高压大功率绝缘栅双极型功率管(IGBT)的封装,并以表面覆铜(Cu)的方式实现散热功能。但AlN和Cu存在巨大的物性差异,易在连接中残留较大的残余应力。针对AlN/Cu钎焊接头的残余应力进行有限元数值模拟研究,探究压力... 氮化铝(AlN)陶瓷可用于高压大功率绝缘栅双极型功率管(IGBT)的封装,并以表面覆铜(Cu)的方式实现散热功能。但AlN和Cu存在巨大的物性差异,易在连接中残留较大的残余应力。针对AlN/Cu钎焊接头的残余应力进行有限元数值模拟研究,探究压力载荷、冷却速度以及钎料厚度对接头残余应力的影响规律。结果表明,在所研究的范围内,AlN/Cu钎焊接头中最大轴向应力均出现在AlN陶瓷棱边靠近钎料金属层处,最大剪切应力则出现在靠近外侧边的AlN陶瓷与钎料金属层界面处。压力载荷降低、冷却速度加快和钎料层厚度增加均会增大最大轴向应力和剪切应力,但应力分布较为一致。本研究可为大功率IGBT覆Cu AlN陶瓷基板的高可靠性封装提供理论指导。 展开更多
关键词 绝缘栅双极型功率管(IGBT) aln/Cu接头 钎焊 数值模拟 残余应力
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AlN缓冲层对提高硅基GaN薄膜质量的作用机理及其研究进展 被引量:1
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作者 王敬蕊 叶志镇 +2 位作者 赵炳辉 朱丽萍 唐海平 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期308-312,共5页
AlN作为中间层可以有效提高硅基GaN的晶体质量。本文对于AlN作为形核层和插入层提高GaN晶体质量的机理进行分析和总结,并给出AlN的最佳生长条件。
关键词 Si基GaN aln 综述 应力 位错
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预通三甲基铝对AlN薄膜的结构与应变的影响(英文) 被引量:1
4
作者 贾辉 陈一仁 +5 位作者 孙晓娟 黎大兵 宋航 蒋红 缪国庆 李志明 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期82-87,共6页
采用有机金属化学气相沉积设备用两步生长法在(0001)蓝宝石衬底上制备AlN薄膜。研究了预通三甲基铝(TMAl)使衬底铝化对外延AlN的影响。利用高分辨X射线衍射(XRD)技术和扫描电子显微镜(SEM)分析了样品的结晶质量以及外延膜中的残余应力... 采用有机金属化学气相沉积设备用两步生长法在(0001)蓝宝石衬底上制备AlN薄膜。研究了预通三甲基铝(TMAl)使衬底铝化对外延AlN的影响。利用高分辨X射线衍射(XRD)技术和扫描电子显微镜(SEM)分析了样品的结晶质量以及外延膜中的残余应力。通过SEM观察发现,短时间的预通TMAl处理对AlN薄膜表面的影响不大;但随着预通时间的增加,表面会出现六角形的岛。通过优化TMAl的预通时间可以保护衬底被氮化有利于Al极性面AlN的生长,从而得到的Al极性面AlN表面比较平整;但是预通TMAl时间过长会使衬底表面沉积金属态铝而不容易形成平整的表面。X射线双晶摇摆曲线结果表明:样品的(0002)和(1012)面的X射线双晶摇摆曲线的半峰宽随着预通TMAl时间的不断增加,由此得出薄膜的晶体质量不断下降。这可以解释为:预通TMAl使形成的晶核不再规则,从而在成核层形成了很多亚颗粒降低了晶体质量。进一步对XRD结果分析,我们也发现了这样的应力变化。这种应力的变化起源可以归结于内应力(岛的合并在其晶界引入的应力)与外应力(晶格失配与热失配引起的应力)共同作用的结果。 展开更多
关键词 金属有机物气相沉积 aln 预通三甲基铝(TMAl) 应力
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AlN/W多层体共烧过程中的应力 被引量:7
5
作者 梁彤翔 朱钧国 +4 位作者 杨冰 张秉忠 彭新立 王英华 李恒德 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期286-291,共6页
研究了1850℃高温烧结AlN/W多层体烧结应力状态和产生原因,结果表明AlN与W在1850℃共烧时,不同阶段下烧结应力状态有所不同:在升温阶段,W层受平面拉应力作用,W层烧结速率降低,导致表面W膜内存在大量空洞;而... 研究了1850℃高温烧结AlN/W多层体烧结应力状态和产生原因,结果表明AlN与W在1850℃共烧时,不同阶段下烧结应力状态有所不同:在升温阶段,W层受平面拉应力作用,W层烧结速率降低,导致表面W膜内存在大量空洞;而内部W布线受到径向拉应力的作用.在保温阶段,与表面W焊盘接触的AlN受到拉应力的作用;与内部W线接触的AlN受到环向拉应力的作用.由于环向拉应力的存在,导致AlN的烧结速度和烧结密度显著降低。 展开更多
关键词 应力 多层基板 电子封装 氮化铝陶瓷 烧结
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AlN薄膜制备技术研究 被引量:4
6
作者 金成飞 司美菊 +2 位作者 徐阳 杜波 陈云祥 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期539-540,547,共3页
采用磁控溅射法制备了AlN薄膜并研究了射频(RF)等离子清洗对AlN薄膜结晶取向度的影响,实验表明,RF等离子清洗基片3min后AlN薄膜c轴取向摇摆曲线半峰宽达到1.3°;通过Mo薄膜衬底对AlN薄膜结晶取向度的影响发现,取向度好的Mo薄膜衬... 采用磁控溅射法制备了AlN薄膜并研究了射频(RF)等离子清洗对AlN薄膜结晶取向度的影响,实验表明,RF等离子清洗基片3min后AlN薄膜c轴取向摇摆曲线半峰宽达到1.3°;通过Mo薄膜衬底对AlN薄膜结晶取向度的影响发现,取向度好的Mo薄膜衬底有利于c轴取向AlN薄膜的生长;Ar气体流量对AlN薄膜应力的影响使AlN薄膜应力从-390(压应力)-73 MPa(张应力)可调。 展开更多
关键词 aln薄膜 磁控溅射 结晶取向度 应力 薄膜体声波谐振器(FBAR)
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AlN薄膜的热应力模拟计算 被引量:1
7
作者 邹微微 王玉霞 +1 位作者 徐扬 张秀 《光机电信息》 2011年第1期10-14,共5页
本文通过ANSYS有限元分析软件对薄膜的热应力进行了模拟计算,并通过理论计算验证了其合理性。模拟出了薄膜应力值及分布情况,分析了薄膜沉积温度与薄膜厚度对薄膜度应力的影响。从模拟的结果可以看出,薄膜上表面X方向应力主要集中在薄... 本文通过ANSYS有限元分析软件对薄膜的热应力进行了模拟计算,并通过理论计算验证了其合理性。模拟出了薄膜应力值及分布情况,分析了薄膜沉积温度与薄膜厚度对薄膜度应力的影响。从模拟的结果可以看出,薄膜上表面X方向应力主要集中在薄膜中心,边缘应力较小,但边缘的形变较大;薄膜的热应力随着薄膜沉积温度的升高而增大,随着膜厚的增加而减小。 展开更多
关键词 热应力 aln薄膜 有限元
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SiC衬底AlN缓冲层的应变对GaN外延层质量的影响
8
作者 王丽 房玉龙 +3 位作者 尹甲运 敦少博 刘波 冯志红 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期630-633,共4页
在3英寸(1英寸=2.54 cm)SiC衬底上采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法生长GaN外延材料。研究了AlN缓冲层的应变状态对GaN外延层应变状态和质量的影响。使用原子力显微镜和高分辨率X射线双晶衍射仪观察样品表面形貌,表征外延材料质量... 在3英寸(1英寸=2.54 cm)SiC衬底上采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法生长GaN外延材料。研究了AlN缓冲层的应变状态对GaN外延层应变状态和质量的影响。使用原子力显微镜和高分辨率X射线双晶衍射仪观察样品表面形貌,表征外延材料质量的变化,使用高分辨喇曼光谱仪观察外延材料应力的变化,提出了基于外延生长的应变变化模型。实验表明,GaN外延层的张应变随着AlN缓冲层应变状态的由压变张逐渐减小,随着GaN张应力的逐渐减小,GaN位错密度也大大减少,表面形貌也逐渐变好。 展开更多
关键词 金属有机物化学气相沉积(MOCVD) GAN外延层 aln缓冲层 失配 应变 应力
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基于AlN衬底的AlGaN/GaN HFET材料性能研究
9
作者 李佳 房玉龙 +4 位作者 崔波 张志荣 尹甲运 高楠 陈宏泰 《标准科学》 2022年第S01期269-272,共4页
AlN与其他常见衬底材料(如蓝宝石或碳化硅)相比,具有与GaN晶格失配低、衬底与外延层间的应力小等特点,在制备高温、高频、高功率电子器件方面都有着非常广泛的应用前景。本文采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术在AlN衬底上的外延生... AlN与其他常见衬底材料(如蓝宝石或碳化硅)相比,具有与GaN晶格失配低、衬底与外延层间的应力小等特点,在制备高温、高频、高功率电子器件方面都有着非常广泛的应用前景。本文采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术在AlN衬底上的外延生长了AlGaN/GaN HFET材料。通过高分辨率X射线双晶衍射仪、非接触霍尔、拉曼光谱对外延材料进行了对比分析。结果表明,GaN材料的(002)和(102)晶面摇摆曲线半高宽分别为69弧秒和534弧秒,AlGaN/GaN HFET外延材料二维电子气迁移率达到1,572cm2~/V·s,AlN衬底上外延的GaN应力为0.089GPa,在AlN衬底上实现了高质量的AlGaN/GaN HFET外延材料生长。 展开更多
关键词 aln衬底 AlGaN/GaN HFET 迁移率 应力
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陶瓷表面金属化Cu薄膜应力调控 被引量:2
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作者 周灵平 陈道瑞 +2 位作者 彭坤 朱家俊 汪明朴 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期55-59,共5页
利用直流磁控溅射方法在AlN陶瓷表面沉积了单层Cu薄膜,采用X射线衍射方法研究了沉积温度对薄膜应力的影响,并用有限元方法模拟不同温度下沉积的Cu薄膜中的热应力及变形分布情况.沉积的薄膜应力表现为张应力,并随沉积温度的升高先增大后... 利用直流磁控溅射方法在AlN陶瓷表面沉积了单层Cu薄膜,采用X射线衍射方法研究了沉积温度对薄膜应力的影响,并用有限元方法模拟不同温度下沉积的Cu薄膜中的热应力及变形分布情况.沉积的薄膜应力表现为张应力,并随沉积温度的升高先增大后减小,沉积温度为200℃左右时,薄膜应力达到最大值;在AlN表面引入过渡界面可明显地减小薄膜应力,并根据微观结构和物理性质的变化等对薄膜应力的变化进行了解释. 展开更多
关键词 金属化 薄膜 应力 aln 沉积温度
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Si(111)衬底上GaN外延材料的应力分析 被引量:6
11
作者 尹甲运 刘波 +3 位作者 张森 冯志宏 冯震 蔡树军 《微纳电子技术》 CAS 2008年第12期703-705,711,共4页
对Si(111)衬底上GaN外延材料的应力随着低温AlN插入层数的变化进行了分析研究。通过喇曼散射谱在高频E2(TO)模式下的测试分析发现,随着低温AlN插入层数的增加,GaN材料的E2(TO)峰位逐渐接近体GaN材料的E2(TO)峰位(无应力体GaN材料的E2(TO... 对Si(111)衬底上GaN外延材料的应力随着低温AlN插入层数的变化进行了分析研究。通过喇曼散射谱在高频E2(TO)模式下的测试分析发现,随着低温AlN插入层数的增加,GaN材料的E2(TO)峰位逐渐接近体GaN材料的E2(TO)峰位(无应力体GaN材料的E2(TO)峰位为568cm-1),计算得出GaN材料的应力从1.09GPa减小到0.42GPa。同时,使用室温光荧光谱进行了分析验证。结果表明,Si衬底上GaN外延材料受到的是张应力,通过低温AlN插入层技术可以有效降低GaN材料的应力,并且最终实现了表面光亮的厚层无裂纹GaN材料。 展开更多
关键词 氮化镓 aln插入层 喇曼散射 光荧光谱 应力 SI衬底
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AlN陶瓷衬底金刚石薄膜残余应力分析与调控
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作者 师云龙 林荣川 +2 位作者 魏莎莎 隋玉胜 董天雷 《硅酸盐通报》 CAS 2024年第10期3814-3823,3842,共11页
为系统研究金刚石薄膜残余应力的产生与分布,寻求缓解残余应力的方式,本文首先采用有限元软件ANSYS Workbench对降温过程中金刚石薄膜热应力进行模拟分析,并研究薄膜厚度对热应力的影响,然后利用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD),在... 为系统研究金刚石薄膜残余应力的产生与分布,寻求缓解残余应力的方式,本文首先采用有限元软件ANSYS Workbench对降温过程中金刚石薄膜热应力进行模拟分析,并研究薄膜厚度对热应力的影响,然后利用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD),在氮化铝(AlN)陶瓷衬底上沉积不同厚度的金刚石薄膜,并改变薄膜降温时长和进行退火处理,最后通过SEM、Raman光谱进行表征分析。模拟显示,降温结束后热应力分布并不规律,最大主应力为拉应力,最小主应力为压应力,随着薄膜厚度的增加,最大主应力呈上升趋势,当薄膜厚度为200μm时,最大主应力极大值为373 MPa,接近金刚石薄膜通常断裂强度范围(400~700 MPa),最小主应力和剪切应力随着薄膜厚度的增加呈下降趋势。通过Raman光谱表征得到:金刚石薄膜表面均为残余压应力,随着薄膜厚度和降温时长的增加,残余应力有所下降;经600℃氢气气氛原位退火处理后,薄膜应力畸变有所缓解,金刚石相拉曼峰强度有所提高。 展开更多
关键词 金刚石薄膜 aln陶瓷 残余应力 数值模拟 MPCVD 退火处理
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FBAR用氮化铝压电薄膜研究 被引量:4
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作者 陈运祥 董加和 +5 位作者 司美菊 李洪平 赵雪梅 张永川 于新晓 刘善群 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期934-936,共3页
介绍了FBAR用复合氮化铝(AlN)压电薄膜的制作方法。采用双S枪中频(40kHz)磁控反应性溅射铝靶制作出了AlN压电薄膜。采用双S枪直流(DC)磁控溅射钼(Mo)靶制作出了Mo电极薄膜。对AlN压电薄膜、Mo电极薄膜进行了X线衍射(XRD)分析,结果表明,... 介绍了FBAR用复合氮化铝(AlN)压电薄膜的制作方法。采用双S枪中频(40kHz)磁控反应性溅射铝靶制作出了AlN压电薄膜。采用双S枪直流(DC)磁控溅射钼(Mo)靶制作出了Mo电极薄膜。对AlN压电薄膜、Mo电极薄膜进行了X线衍射(XRD)分析,结果表明,AlN压电薄膜(002)面、Mo薄膜(110)面择优取向优良。对?4″Si基AlN压电薄膜进行了膜厚测试,结果表明,其膜厚均匀性优于±0.5%。对?4″Si基AlN压电薄膜、Mo薄膜进行了应力测试,结果表明,其应力分别在-100^+100 MPa及-150^+220 MPa;对?4″Si基Mo/AlN/Mo/AlN复合压电薄膜应力进行了应力测试,结果表明,其应力低达-71.518 5 MPa。对?4″Si基AlN压电薄膜进行了化学成分分析,结果表明,其Al∶N原子比为51.8∶48.2。 展开更多
关键词 氮化铝压电薄膜 膜厚均匀性 薄膜应力
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气体压力对铝基体上氮化铝薄膜残余应力的影响
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作者 田竞 王惠光 +3 位作者 叶荣茂 安阁英 英崇夫 日下一也 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 1998年第5期41-43,共3页
利用阴极溅射方法在铝合金表面沉积氮化铝薄膜。利用X射线研究了沉积过程中气体压力的变化对氯化铝薄膜结晶的择优取向及薄膜内应力的影响。结果表明:在较低压力沉积的氮化铝薄膜有良好的择优取向性;氮化铝薄膜残余应力为压应力,且... 利用阴极溅射方法在铝合金表面沉积氮化铝薄膜。利用X射线研究了沉积过程中气体压力的变化对氯化铝薄膜结晶的择优取向及薄膜内应力的影响。结果表明:在较低压力沉积的氮化铝薄膜有良好的择优取向性;氮化铝薄膜残余应力为压应力,且随气体压力增加而逐渐变化。 展开更多
关键词 氮化铝 薄膜 残余应力 阴极溅射 气体压力
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基于高压应力的氮化铝MEMS压电微扬声器 被引量:3
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作者 于媛媛 王浩然 +1 位作者 张代化 谢会开 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1141-1146,1175,共7页
基于微电子和微机械加工工艺制备了一类氮化铝AlN(Aluminum Nitride)压电微扬声器。研究了器件薄膜残余应力对器件性能的影响,采用带有高残余压应力的高c-轴取向氮化铝薄膜分别作为器件压电层和支撑层增大微扬声器的输出声压,同时利用... 基于微电子和微机械加工工艺制备了一类氮化铝AlN(Aluminum Nitride)压电微扬声器。研究了器件薄膜残余应力对器件性能的影响,采用带有高残余压应力的高c-轴取向氮化铝薄膜分别作为器件压电层和支撑层增大微扬声器的输出声压,同时利用工艺手段控制整体薄膜残余应力进一步增大器件输出声压。该微扬声器的悬膜直径仅为1.35 mm,厚度为0.95μm。在开放空间内,采用声压级检测仪对该微扬声器的输出声压级SPL(Sound Pressure Level)进行扫频测试(频率范围:0.5kHz~20 kHz)。测得单个微扬声器在距离为10 mm处,20 Vpp驱动电压下最大输出声压级约为75 dB。测试结果显示该氮化铝压电微扬声器在耳机、智能手机和可穿戴设备等方面都具有潜在的应用前景。 展开更多
关键词 压电微扬声器 氮化铝薄膜 残余应力 输出声压级
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覆铜氮化铝陶瓷基板失效机理分析 被引量:3
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作者 张珊珊 杨理航 +5 位作者 王燕斌 颜鲁春 高克玮 万晓玲 张雷 杨会生 《真空电子技术》 2018年第4期1-7,共7页
陶瓷线路板的耐热循环性能是其可靠性关键参数之一。本文对陶瓷基板在反复周期性加热过程中发生的变形情况进行了研究。通过实验发现,陶瓷覆铜板在周期性加热过程中,存在类似金属材料在周期载荷作用下出现的棘轮效应和包辛格效应。结合A... 陶瓷线路板的耐热循环性能是其可靠性关键参数之一。本文对陶瓷基板在反复周期性加热过程中发生的变形情况进行了研究。通过实验发现,陶瓷覆铜板在周期性加热过程中,存在类似金属材料在周期载荷作用下出现的棘轮效应和包辛格效应。结合ANSYS有限元计算结果,可以推断,陶瓷线路板的失效开裂与金属层的塑性变形或位错运动直接相关。另外,活性金属钎焊陶瓷基板的结构稳定性优于直接覆铜陶瓷基板。 展开更多
关键词 aln 陶瓷基板 残余应力 滞后环 棘轮效应 包辛格效应
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力拓矿石车用F51AE型钩舌断裂失效分析 被引量:6
17
作者 肖利民 秦晓锋 《大连交通大学学报》 CAS 2011年第4期43-47,共5页
对疲劳断裂钩舌的化学成份、金相组织、夹杂物、力学性能、断口特征及钩舌结构和工作条件进行分析.结果表明:钩舌下牵引台尺寸小,根部过渡圆角小,运用中应力集中大,是钩舌疲劳裂纹在该部位萌生并扩展,造成早期断裂失效的主要原因.铝含... 对疲劳断裂钩舌的化学成份、金相组织、夹杂物、力学性能、断口特征及钩舌结构和工作条件进行分析.结果表明:钩舌下牵引台尺寸小,根部过渡圆角小,运用中应力集中大,是钩舌疲劳裂纹在该部位萌生并扩展,造成早期断裂失效的主要原因.铝含量偏高,在铸造晶界形成大量AlN夹杂物,导致沿晶断裂,使疲劳裂纹扩展及断裂过程加速,但不是钩舌失效的主要原因. 展开更多
关键词 F51AE钩舌 疲劳断裂 下牵引台 应力集中 晶界aln颗粒
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Reduction of Dislocations in GaN Epilayer Grown on Si (111) Substrates using a GaN Intermedial Layer
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作者 王建峰 张宝顺 +7 位作者 张纪才 朱建军 王玉田 陈俊 刘卫 江德生 姚端正 杨辉 《Chinese Physics Letters》 SCIE CAS CSCD 2006年第9期2591-2594,共4页
GaN intermedial layers grown under different pressures are inserted between GaN epilayers and AIN/Si(111) substrates. In situ optical reflectivity measurements show that a transition from the three-dimensional (3D... GaN intermedial layers grown under different pressures are inserted between GaN epilayers and AIN/Si(111) substrates. In situ optical reflectivity measurements show that a transition from the three-dimensional (3D) mode to the 2I) one occurs during the GaN epilayer growth when a higher growth pressure is used during the preceding GaN intermedial layer growth, and an improvement of the crystalline quality of GaN epilayer will be made. Combining the in situ reflectivity and transmission electron microscopy (TEM) measurements, it is suggested that the lateral growth at the transition of growth mode is favourable for bending of dislocation lines, thus reducing the density of threading dislocations in the epilayer. 展开更多
关键词 CHEMICAL-VAPOR-DEPOSITION HIGH-QUALITY GAN aln BUFFER LAYER NUCLEATIONLAYER PHASE EPITAXY EVOLUTION DENSITY SILICON stress SI
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AlN/Si3N4纳米多层膜的外延生长与力学性能 被引量:12
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作者 喻利花 董松涛 +1 位作者 董师润 许俊华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期5151-5158,共8页
采用射频磁控溅射方法制备单层AlN,Si3N4薄膜和不同调制周期的AlN/Si3N4纳米多层膜.采用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和纳米压痕仪对薄膜进行表征.结果发现,多层膜中Si3N4层的晶体结构和多层膜的硬度依赖于Si3N4层的厚度.当AlN层... 采用射频磁控溅射方法制备单层AlN,Si3N4薄膜和不同调制周期的AlN/Si3N4纳米多层膜.采用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和纳米压痕仪对薄膜进行表征.结果发现,多层膜中Si3N4层的晶体结构和多层膜的硬度依赖于Si3N4层的厚度.当AlN层厚度为4.0nm、Si3N4层厚度为0.4nm时,AlN和Si3N4层共格外延生长,多层膜形成穿过若干个调制周期的柱状晶结构,产生硬度升高的超硬效应.随着Si3N4层厚的增加,Si3N4层逐步形成非晶并阻断了多层膜的共格外延生长,多层膜的硬度迅速降低,超硬效应消失.采用材料热力学和弹性力学计算了Si3N4层由晶态向非晶转变的临界厚度.探讨了AlN/Si3N4纳米多层膜出现超硬效应的机理. 展开更多
关键词 aln/Si3N4纳米多层膜 外延生长 应力场 超硬效应
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SiO_2的赝晶化及AlN/SiO_2纳米多层膜的超硬效应 被引量:3
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作者 赵文济 孔明 +1 位作者 黄碧龙 李戈扬 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期1574-1580,共7页
采用反应磁控溅射法制备了一系列不同SiO2层厚度的AlN/SiO2纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能,研究了SiO2层在多层膜中的晶化现象及其对多层膜生长方式及力学性能的影响.结... 采用反应磁控溅射法制备了一系列不同SiO2层厚度的AlN/SiO2纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能,研究了SiO2层在多层膜中的晶化现象及其对多层膜生长方式及力学性能的影响.结果表明,由于受AlN六方晶体结构的模板作用,溅射条件下以非晶态存在的SiO2层在其厚度小于0.6nm时被强制晶化为与AlN相同的六方结构赝晶体并与AlN形成共格外延生长.由于不同模量的两调制层存在晶格错配度,多层膜中产生了拉、压交变的应力场,使得多层膜产生硬度升高的超硬效应.SiO2随层厚的进一步增加又转变为以非晶态生长,多层膜的外延生长结构受到破坏,其硬度也随之降低. 展开更多
关键词 aln/SiO2纳米多层膜 赝晶化 应力场 超硬效应
原文传递
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