ADC12铝合金表面氮化铝(AlN)涂层的制备及其耐磨性能研究

为了提高ADC12铝合金材料的耐磨性能,利用多功能离子渗氮炉在ADC12铝合金表面进行离子渗氮,制备氮化铝(AlN)涂层。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对表面AlN涂层的相结构与微观形貌进行表征;利用WS-2005涂层附着力自动划痕仪、WTM-2E可控气氛微型摩擦磨损试验仪和3D光学显微镜研究AlN涂层与基体的膜基结合力、摩擦系数、比磨损率和摩擦磨损机理。结果显示:表面AlN涂层的相结构为面心立方,没有发现有Al_(2)O_(3)衍射峰存在。随着渗氮时间的延长和渗氮温度的升高,表面AlN涂层的厚度逐渐增大,膜基结合力先增大再减小,在510℃、4 h时膜基结合力最大,为56.60 N。相对于基体来说,AlN涂层样品在负载1 N、进行摩擦磨损试验10 min后,摩擦系数变小,比磨损率降低,表面AlN涂层厚度越厚,减缓磨损效果越明显。ADC12铝合金表面离子渗氮所得氮化铝(AlN)涂层具有优异的耐磨损性能。

氮化铝陶瓷基片的集群磁流变效应研磨加工

采用集群磁流变效应研磨加工方法对氮化铝(AlN)陶瓷基片进行研磨加工,系统地分析了主要工艺参数的影响和最终经过精密研磨后的加工表面形貌特征。结果表明,集群磁流变效应研磨加工方法可以实现对氮化铝(AlN)陶瓷基片的高效率高精度研磨加工,原始表面Ra1.730μm经过粗研10 min和精研30 min后可以达到0.029μm,下降两个数量级。在粗研阶段,选用二氧化硅磨料#4000、磨料体积分数12%、研磨盘转速150 r/min、研磨压力3.5 kPa,可以获得较高的材料去除率和较光滑的加工表面。

改性氮化铝/环氧树脂复合材料的制备研究

采用共混-浇注成型法制备氮化铝/环氧树脂AlN/E-51复合材料。借助静止沉淀法、接触角、傅立叶红外光谱FT-IR和热失重TGA等进行分析表征。探讨了AlN用量和表面改性对复合材料力学性能的影响。结果表明,KH-560以化学键结合在AlN表面。复合材料的弯曲和冲击强度均随AlN用量的增加而提高,当AlN用量为10%时,复合材料的力学性能最佳。()()()

掺杂氮化铝中局域磁矩的第一性原理计算

理想的稀磁半导体具有良好的室温铁磁性,氮化铝(AlN)稀磁半导体虽然具有宽的带隙和透光性,但由实验重复性差等原因,一直未得到广泛的应用.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算掺杂硼(B)的AlN中局域磁矩的变化规律.通过分析电子结构发现,掺杂B后的AlN稀磁半导体中出现了明显的局域磁矩,其大小为2μB.

氮化铝陶瓷烧结炉温度均匀性对烧结产品质量影响的研究

氮化铝陶瓷是近年来广受关注的一种新型陶瓷材料,是剧毒氧化铍的替代材料,其在高功率电子领域有着相当广泛的应用前景,但是氮化铝陶瓷是难烧结的非氧化物陶瓷,陶瓷的烧结对氮化铝陶瓷性能的影响非常大,尤其是在氮化铝陶瓷批量生产过程中,陶瓷烧结炉的温度不均匀,将导致陶瓷性能的巨大差异。简要介绍了氮化铝陶瓷烧结炉温度均匀性对烧结产品质量的影响。

氮化铝面内伸缩模态谐振器的研究现状

综述了氮化铝面内伸缩模态的射频MEMS谐振器。氮化铝面内伸缩模态谐振器(contour-mode resonator,CMR)利用了氮化铝薄膜的压电效应,由器件的机械谐振再通过机电转化实现谐振功能,基本结构为电极层-氮化铝层-电极层。当前研究的两种典型的器件结构为方形振子梳齿电极结构和圆盘振子电容式结构。概述了氮化铝CMR的制备工艺,并重点介绍了磁控溅射法生长薄膜和ICP刻蚀等主要工艺环节。分别对氮化铝CMR的谐振频率、品质因子、温度稳定性和动态电阻等主要性能参数进行了理论分析,针对谐振器各参数的提升给出了具体的改进方向,同时讨论了某些性能的提升所带来的负面影响。氮化铝CMR具备面内集成的优点,随着器件频率的提高,将在无线通信领域具有广阔的应用前景。

掺杂CeO2对流延成型制备的氮化铝陶瓷性能的影响

以氮化铝(AlN)粉末为原料,掺杂10%~15%的CeO2,采用流延成型工艺制备AlN陶瓷生坯;排胶后在氮气气氛下1775℃保温4h,采用常压烧结制备静电卡盘用AlN陶瓷(体积电阻率为10^11~10^9Ω·cm)。研究了排胶升温速率对生坯的表面形貌以及CeO2掺杂量对烧结体的电学与热学性能、微观组织和物相组成的影响。结果表明:在200~450℃之间升温速率为0.2℃·min^-1的条件下排胶后,AlN陶瓷生坯形貌完整、无裂纹和翘曲;在CeO2掺杂量为14%时,AlN陶瓷烧结体可以获得较优的综合性能,致密度96.82%,热导率99W·m^-1·K^-1,体积电阻率4.75×10^10Ω·cm。显微结构分析表明,随着CeO2掺杂量的增加,形成的铈铝酸盐晶间相逐渐由点状分布变为连续分布,有利于导电通路的形成,从而降低AlN陶瓷烧结体体积电阻率。

原子层沉积超薄氮化铝薄膜的椭圆偏振光谱法表征

采用原子层沉积(ALD)工艺在硅衬底上生长了35 nm以下不同厚度的超薄氮化铝(AlN)晶态薄膜。利用椭圆偏振光谱法在波长275~900 nm内测量并拟合薄膜的厚度及折射率和消光系数等光学参数。利用原子力显微镜(AFM)表征AlN晶粒尺寸随生长循环次数的变化,计算得到薄膜表面粗糙度并用于辅助椭偏模型拟合。针对ALD工艺特点建立合适的椭偏模型,可获得AlN超薄膜的生长速率为0.0535 nm/cycle,AlN超薄膜的折射率随着生长循环次数的增加而增大,并逐渐趋于稳定,薄膜厚度为6.88 nm时,其折射率为1.6535,薄膜厚度为33.01 nm时,其折射率为1.8731。该模型为超薄介质薄膜提供了稳定、可靠的椭圆偏振光谱法表征。

氮化铝基陶瓷覆铜板的制作及其应用

氮化铝（AlN）陶瓷是一种共价键较强的非氧化合物，具有良好的化学稳定性，因此AlN陶瓷很难在高温和氧气氛下与铜（Cu）直接键合制成氮化铝基陶瓷覆铜板。若在AlN基片表面上预制一定厚度、且非常致密的氧化铝（Al2O3）层后，就能借鉴Cu箔和Al2O3基片高温键合工艺制作性能优良的AlN DBC基板。文中简要阐述了银河公司在制作AlN DBC基板过程中采用的化学氧化法，高温氧化法，循环温差交替降温法，磁控溅射法等工艺技术，还简要介绍了本公司生产的AlN DBC基板的规格和主要技术参数及其在电力半导体模块中的应用实例.

氮化铝基陶瓷覆铜板的制作及其应用

氮化铝（AlN）陶瓷是一种共价键较强的非氧化合物，具有良好的化学稳定性，因此AlN陶瓷很难在高温和氧气氛下与铜（Cu）直接键合制成氮化铝基陶瓷覆铜板。若在AlN基片表面上预制一定厚度、且非常致密的氧化铝（A1203）层后，就能借鉴Cu箔和A1203基片高温键合工艺制作性能优良的AlNDBC基板。文中简要阐述了银河公司在制作AINDBC基板过程中采用的化学氧化法，高温氧化法，循环温差交替降温法，磁控溅射法等工艺技术，还简要介绍了本公司生产的AINDBC基板的规格和主要技术参数及其在电力半导体模块中的应用实例。

氮化铝陶瓷静电卡盘的制备和应用

氮化铝(AlN)陶瓷凭借其优异的性能和功能被广泛应用,其扩散系数小,共价性强,致使烧结难度较大,生产成本较高。AlN 烧结通常采用常压或热压烧结来获得更高的致密度,以提高其导热性能。使用高纯度颗粒粒径小而均匀的 AlN 粉体,并添加可以生成液相的烧结助剂的常压烧结,也可获得致密的AlN 陶瓷,而热压烧结在压力作用下虽可获得更高致密度的 AlN 陶瓷,但成本较高。

204~218GHz AlN基板散热增强式GaN二倍频器

针对传统肖特基势垒二极管基倍频器输出功率低的问题,提出了一种AlN基板散热增强式GaN二倍频器。倍频器采用AlN基板代替传统石英基板,结合具有高耐压特性的GaN肖特基势垒二极管,大幅提升了倍频器的散热特性及耐受功率。热仿真结果显示倍频器中芯片结温温升下降了约31%,耐受功率达到1 W以上。制作了二倍频器样品并对其输出功率、转换效率进行测试。测试结果表明,输入连续波功率为300 mW时,该二倍频器在204~218 GHz频带内的转换效率均大于10%,具有较大的工作带宽。在210 GHz工作频率下,将输入功率增加至900 mW,二倍频器依然能够稳定工作,实现了87 mW的输出功率和9.7%的转换效率。

AlN陶瓷的空心阴极等离子烧结工艺研究

将空心阴极效应运用于AIN陶瓷的烧结,选用自蔓延高温合成的AIN粉体为原料,用Y2O3-Li2O-CaO(YLC)作为烧结助剂,进行了烧结试验,并探讨了工艺参数的影响。结果表明,空心阴极烧结工艺可制备出致密度高,导热性能好的AIN陶瓷。添加质量分数为5.5%的YLC烧结助剂,在1 700℃、保温3h的烧结条件下,获得相对密度为98.9%、热导率为93.8W/(m.K)的AIN烧结体。烧结体断口的SEM照片显示,烧结试样的晶粒生长发育完善,晶粒轮廓清晰,呈尖锐的多面体形状,晶粒大小均匀,孔隙和晶界相少,断裂模式主要为穿晶解理断裂。TEM观测表明,晶界相少,且大部分都缩至三角晶界,AIN晶粒与晶粒接触紧密。

AlN-Y_2O_3陶瓷注射成形研究

研究了添加5％(质量分数,下同)和7％Y_2O_3的AlN陶瓷的注射成形工艺,制备了热导率达162.5 W/(m·K)的AlN陶瓷,利用XRD,SEM,XPS等方法初步分析了注射成形中Y_2O_3的添加量、烧结工艺与第二相组成的关系,并在此基础上分析了晶界第二相对AlN材料热导率的影响,结果表明,注射成形AlN陶瓷的晶界第二相对AlN的热导性能有显著的影响。

蓝宝石衬底上高质量AlN材料的制备

设计了一种三维和二维交替（3D/2D）生长模式,并使用金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法在蓝宝石衬底上通过3D/2D交替生长模式制备了AlN外延材料。高分辨X射线衍射仪测试结果表明,相较于纯3D和2D生长模式制备的AlN材料,3D/2D交替生长模式制备的AlN材料的（002）和（102）半高宽都有所减小,表明该3D/2D交替生长模式制备的AlN材料具有更高的晶体质量和更低的位错密度。原子力显微镜（AFM）测试表明,每个周期中3D AlN层与2D AlN层的厚度不同,3D/2D AlN样品的粗糙度不同。当单个周期中,3D AlN层厚度为100 nm和2D AlN层厚度为300 nm时,AlN表面平整,原子台阶清晰。喇曼光谱测试表明所有AlN样品都是c轴择优取向,3D/2D交替生长模式并不会改变AlN材料的生长方向。

基于AlN轮廓模式矩形盘谐振器的研究

介绍了一种微型化体声波谐振器的理论模型和实作结果,采用微电子和微机械加工技术,实现了一种上、下电极覆盖压电AlN的"三明治"空气腔悬梁结构。该谐振器具有微型化,高品质因数,低成本的特点,实作的谐振器频率约20MHz,品质因数为800,机电耦合系数约0.5%。

使用溅射AlN成核层实现大规模生产深紫外LED

高质量AlN薄膜对制造高性能深紫外器件非常重要,但是目前还很难使用大型工业MOCVD生长出高质量的AlN薄膜。采用磁控溅射制备了不同厚度的用作成核层的AlN薄膜,使用大型工业MOCVD直接在成核层上高温生长AlN外延层,研究了不同成核层对AlN外延层质量的影响。通过扫描电子显微镜和原子力显微镜对成核层AlN薄膜的表面形貌进行表征;使用高分辨X射线衍射仪对AlN外延层晶体质量进行表征,结果表明:在溅射成核层上生长的AlN外延层的晶体质量有显著提高。使用大型工业MOCVD在蓝宝石衬底上成功制备出中心波长为282 nm的可商用深紫外LED,在注入电流为20 m A时,单颗深紫外LED芯片的光输出功率达到了1.65 m W,对应的外量子效率为1.87%,饱和光输出功率达到4.31 mW。

AlN/EG纳米流体的制备及稳定性研究

通过两步法制备了氮化铝/乙二醇(Al N/EG)纳米流体,研究了超声分散时间、p H值、分散剂种类及添加量3种因素对其稳定性的影响。结果表明,超声分散时间太长或太短都不利于流体的稳定性,实验中取30 min最好;酸溶液的加入使Al N/EG纳米流体稳定性急剧恶化;碱溶液的加入也使Al N/EG纳米流体稳定性恶化,但速度较酸的加入慢。适量分散剂PVP的加入能够改善Al N/EG纳米流体的稳定性。

清洗工艺对AlN单晶抛光片表面有机沾污的影响

研究了化学机械抛光(CMP)后AlN单晶片的清洗。将除蜡剂清洗法、RCA清洗法、食人鱼溶液清洗法以及丙酮和异丙醇(IPA)的混合溶液清洗法等进行组合,对抛光后的AlN单晶片表面进行超声清洗,并通过微分干涉显微镜、原子力显微镜(AFM)及光电子能谱仪(XPS)对清洗效果进行了表征,并分析了不同清洗方法对有机沾污的去除效果。实验结果表明,RCA清洗法清洗后晶片表面残留的有机沾污的含量最低,而食人鱼溶液清洗法可显著减小有机颗粒的尺寸,除蜡剂与丙酮和异丙醇的混合溶液对有机沾污的去除效果相近。优化的清洗工艺以丙酮和异丙醇的混合溶液作为初步清洗溶液,随后依次对晶片进行食人鱼溶液清洗和RCA清洗,应用此优化工艺清洗后的AlN单晶片表面颗粒较少,C—H键、C=O键和C—OH键的百分比分别为75.5%、20.4%和4.1%,表面粗糙度为0.069 2 nm。

基于ScAlN/6H-SiC结构的声表面波传播特性

该文采用有限元法研究了基于ScAlN/6H-SiC结构的声表面波传播特性,并分析了4种激励条件下,压电材料厚度变化对ScAlN/6H-SiC结构中声表面波相速度和机电耦合系数的影响,通过改变电极厚度及金属化率再次对机电耦合系数进行优化。结果表明,IDT/ScAlN/6H-SiC结构的机电耦合系数可达到5.4%,对应的相速度为6.36 km/s,添加短路金属后,机电耦合系数值和相速度均有所提高,Metal/ScAlN/IDT/6H-SiC结构下优化的机电耦合系数和相速度分别为15.78%和7.33 km/s。