固态介质薄膜的电击穿场强

对于微电子和光电子元器件及其集成电路来讲，固态介质薄膜是一类重要的基础材料。它们的电击穿场强是一个特殊的特性参数。本文从理论上论述了这类薄膜的电击穿场强，并概述了现在所用的测试方法和多位研究者得出的测试结果。此外， 文中还分类提出了这类薄膜内的弱点类型。

硅靶低温射频磁控溅射沉积氧化硅薄膜的电击穿场强

采用磁控射频溅射法制备了氧化硅(SiO)x薄膜,分析了薄膜的主要成分,研究了制备工艺对薄膜电击穿场强的影响。结果表明:薄膜的主要成分是氧化硅(SiO)x;薄膜的电击穿场强随溅射功率的增加先增加后减小,在400 W左右时最大;薄膜的电击穿概率与衬底的选择有关,在单面抛光的单晶硅片与在不锈钢衬底上制备的氧化硅相比电击穿场强高且概率集中。

射频磁控反应溅射氧化硅薄膜微结构和电击穿场强研究

采用射频磁控反应溅射法在单晶硅片上制备了氧化硅(SiOx)薄膜,分析了薄膜的主要成分,研究了制备工艺对薄膜表面形貌和电击穿场强的影响。结果表明:薄膜的主要成分为氧化硅(SiOx);退火前后,薄膜的表面粗糙度由原来的1.058 nm下降至0.785 nm,峰与谷之间的高度差由原来的7.414 nm降低至5.046 nm;薄膜的电击穿场强随溅射功率的增加先增大后减小,通过800℃/100 s的快速热退火,在各种射频功率下制备的薄膜电击穿场强都有明显升高,薄膜的绝缘性能显著增强。

高压短脉冲作用下岩石击穿特性的实验研究

为了开发脉冲等离子体钻机,开展了高压短脉冲作用下岩石击穿的实验研究。以去离子水为工作介质,将不同种类和不同厚度的岩石放置于尖板电极间,通过加载不同大小的电压于岩石上,考察了岩石的电击穿概率与平均电场强度的关系。实验结果发现:7%空隙率的黄砂岩电击穿场强为70kV/cm;0.8%空隙率的白大理岩电击穿场强为160kV/cm。岩石孔隙率的大小对电击穿场强影响显著,孔隙率越大,电击穿场强越小。岩石厚度对电击穿场强也有一定影响,电击穿场强随厚度增加而减少。

偶联剂用量对聚酰亚胺杂化薄膜结构与性能的影响

用不同用量硅烷偶联剂处理纳米Al2O3粉体,并借助超声波以一定方式将其均匀分散于聚酰胺酸溶液中,制备出不同偶联剂用量的PI/纳米Al2O3杂化薄膜,并对该杂化薄膜的断面形貌、聚集态结构、热稳定性、力学性能、电击穿场强进行表征测试分析。结果表明,偶联剂用量对PI杂化薄膜的聚集态结构影响较小,但对无机纳米粒子在PI基体中的分散状态有较大影响,当偶联剂AE3012的用量为无机粒子质量分数的4%时,该PI杂化薄膜的热稳定性、力学性能、电击穿场强均最高。

射频磁控溅射SiO_2薄膜的制备与性能研究

采用磁控射频反应溅射法在单晶硅片上制备了二氧化硅薄膜。研究了制备工艺对薄膜沉积速率、表面形貌、折射率和电击穿场强的影响。结果表明:薄膜的沉积速率随氧分压的增加先急剧减小,稍有增加后再缓慢减小,而随溅射功率的增加几乎呈线性增长;薄膜表面均匀,平均粗糙度分别为1.740 nm(100 W)和2.914 nm(300 W),有随溅射功率的增加而增加的趋势;薄膜的折射率随着溅射气氛中氧气含量的增加而增加,最后稳定于1.46不变;薄膜的电击穿场强随溅射功率的增加先缓慢增加,然后缓慢减小,通过800℃/100 s的快速热处理,薄膜的电击穿场强明显升高。

聚酰胺酸盐法制备纳米SiO_2/PI复合薄膜

以均苯四甲酸二酐和4,4'-二胺基二苯醚为聚合单体,制备聚酰胺酸,利用有机碱三乙胺与聚酰胺酸中—COOH的中和反应,制备具有水溶性的聚酰亚胺前驱体———聚酰胺酸盐;将正硅酸乙酯的水溶液加入聚酰胺中,利用正硅酸乙酯的水解使得水解产物SiO2以纳米尺寸均匀分散在聚酰胺中,经热亚胺化处理制备出SiO2质量分数不同的SiO2/PI复合薄膜.采用扫描电子显微镜对复合薄膜的断面微观结构进行分析,实验结果表明,SiO2在PI基体内分散均匀.当SiO2质量分数为20%时,仍未出现团聚现象.复合薄膜的力学性能、热性能及电性能测试结果显示,由于SiO2的生成,复合薄膜的力学性能稍有下降;薄膜的热分解温度随着SiO2质量分数的增大逐渐升高;复合薄膜的电击穿场强由纯PI薄膜的160.0 kV/mm提高到229.8 kV/mm(SiO2质量分数16%),随着SiO2质量分数的增大,复合薄膜的体积电阻率和表面电阻率均呈先增后减趋势;引入SiO2显著提高了复合薄膜的绝缘性,拓展了其在电气绝缘领域的应用.