蓝宝石基片的磁流变化学抛光试验研究

分析了磁流变化学抛光的加工机理,对蓝宝石基片的磁流变化学抛光进行了试验研究。结果表明:磁流变化学抛光可将蓝宝石基片加工到亚纳米级粗糙度的超光滑镜面,材料去除率受化学反应速率和剪切去除作用共同影响,化学反应速率越快,剪切去除作用越强,材料去除率越高;混有硅胶溶液与α-Al2O3磨料的磁流变化学抛光液去除率最高;材料去除率随工作间隙,励磁间隙以及加工时间的增大而减少,随铁粉浓度减少而减少;利用磁流变化学抛光方法加工蓝宝石基片可获得Ra 0.3 nm的超光滑表面。

在线电解修整磨削与化学机械抛光相结合的蓝宝石基片组合加工技术

通过分析ELID磨削和CMP抛光两种加工技术的原理和特点,充分结合两种技术的优点,对蓝宝石基片进行超光滑纳米级精度的组合加工。从理论上分析和计算了蓝宝石的临界切削深度,以及在不同粒度砂轮下的脆性和延性磨削方式;采用不同粒度的砂轮对蓝宝石基片进行超精密ELID磨削实验,快速地获得高质量的加工表面,同时采用磁流变斑点法对加工面的亚表面损伤进行测量;利用CMP抛光技术对磨削加工后的表面进行光整,以减少磨削时产生的加工缺陷,使工件的表面质量得到进一步改善与提高,最终获得亚纳米级的表面粗糙度。

基于157nm深紫外激光的蓝宝石基片微加工

为了探索157nm深紫外激光对蓝宝石材料的微加工技术,采用157nm激光微加工系统,对蓝宝石基片进行了扫描刻蚀和打孔加工,以研究激光工艺参量与刻蚀深度、表面形貌的关系,分析了157nm深紫外激光对蓝宝石材料的作用机理,并利用扫描刻蚀法在蓝宝石基片上加工了一个2维图形。由实验结果可知,157nm深紫外激光作用于蓝宝石材料是一个光化学作用与光热作用并存的加工过程,适合扫描刻蚀的加工参量为能量密度3.2J/cm^2,重复频率10Hz～20Hz,扫描速率0.15mm/min;在能量密度2.5J/cm^2下的刻蚀率为0.039μm/pulse。结果表明,通过对激光重复频率和扫描速度的控制可实现蓝宝石材料的精细微加工。

蓝宝石基片的单面研磨工艺研究

为了实现蓝宝石基片的快速平坦化,对蓝宝石基片进行系统的单因素单面研磨试验,研究了磨料种类、磨料粒径、研磨盘转速、研磨压力以及磨料质量分数等研磨工艺参数对蓝宝石基片材料去除率和表面粗糙度的影响规律.试验结果表明:金刚石磨料适合蓝宝石基片的单面研磨;随着磨料粒径的增大,材料去除率逐渐增大,表面越来越粗糙;随着研磨盘转速的增大,材料去除率先增大后减小,表面粗糙度值在20~60 r/min区间变化不大,稳定在Ra 0.12~Ra 0.13μm之间,而在60~100 r/min区间波动较大,当研磨盘转速为60 r/min时,材料去除率最大;随着研磨压力的增大,材料去除率逐渐增大,而表面粗糙度值越来越低;随着磨料质量分数的增大,材料去除率先增大后减小,表面粗糙度先增大然后趋于平缓,当磨料质量分数为3 wt%时,材料去除率最大,且表面粗糙度值相对较小;最后通过正交试验优化了工艺参数,在优化的工艺条件下依次选用粒径为W40、W14、W3的金刚石磨料对蓝宝石基片进行粗研、半精研及精研,取得了表面粗糙度为Ra 7.9 nm的平坦表面.

蓝宝石基片上制备双面Tl_2Ba_2CaCu_2O_8超导薄膜

在蓝宝石基片上,以CeO2为缓冲层制备了高质量的双面Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)超导薄膜。以金属铈靶作为溅射源生长了c轴取向的CeO2缓冲薄膜,并对CeO2薄膜进行了高温处理,有效改善了其结晶质量和表面形貌。采用两步法制备了双面的Tl-2212超导薄膜。XRD测试显示,薄膜为纯的Tl-2212相,且其晶格c轴垂直于衬底表面。超导薄膜的Tc为106K,Jc(77K,0T)为3.5MA/cm2,微波表面电阻Rs(77K,10GHz)为390μΩ。

固结金刚石研磨盘加工蓝宝石基片的磨削性能研究

通过蓝宝石基片磨削试验研究了陶瓷结合剂、树脂结合剂和陶瓷树脂复合结合剂制备的固结金刚石研磨盘磨削工件的材料去除率、表面粗糙度和磨盘自锐性能,确定了磨削性能最佳的金刚石研磨盘结合剂,在此基础上,进一步研究了W40、W20、W7和W2.5金刚石研磨盘磨削蓝宝石基片的材料去除率、表面粗糙度、表面/亚表面损伤及其材料去除机理,提出依次采用W40金刚石研磨盘粗磨、W7金刚石研磨盘半精磨和W2.5金刚石研磨盘精磨的蓝宝石基片高效低损伤磨削新工艺。结果表明,陶瓷树脂复合结合剂制备的固结金刚石研磨盘磨削蓝宝石基片的综合性能最好,随着磨料粒径的减小,磨削蓝宝石基片的表面材料去除方式从脆性断裂去除向塑性流动去除转变,同时蓝宝石基片的材料去除率、表面粗糙度和亚表面损伤深度也随之减小。

蓝宝石基片超精密抛光技术研究进展

介绍了作为LED衬底材料使用的蓝宝石基片抛光方法的进展。通过介绍各种抛光技术所依靠的机械能、化学能、复合能和特种能场等的不同能场形式分析了当前不同蓝宝石基片抛光技术,如浮法抛光、磁流变抛光、水合抛光、化学机械抛光和激光抛光等的工艺原理和技术特点,指出当前现有加工方法的优缺点和发展进程。目前蓝宝石衬底的抛光质量已达到表面粗糙度为0.1nm、平面度为0.5μm。随着机械表面界面科学和加工工艺的不断进步,数字化、全自动和环境友好型的抛光技术是未来蓝宝石衬底加工的发展方向。

斜入射法测量蓝宝石基片仿真分析与实验

为获取具有微米量级变化的蓝宝石基片的面形分布,采用斜入射法拓展数字干涉仪测量范围。根据斜入射测量原理,推导了斜入射角、平面面形偏差与系统波像差之间的关系。通过Zemax构建了斜入射测量仿真光路,研究了面形偏差及入射角度对检测结果的影响。通过仿真实验得出最佳斜入射角度等关键参数,并在斐索干涉仪上测量了直径为100mm的蓝宝石基片,测量结果的PV为5.182μm,RMS为1.251μm。研究了斜入射角对分辨率、灵敏度因子、条纹对比度的影响。研究表明,斜入射角为70°时,适宜测量矢高值≤5μm的蓝宝石基片,引入误差小于0.1μm,测量范围是正入射测量范围的1.46倍,且能获得适宜的条纹对比度。

Tl-1223高温超导薄膜在蓝宝石单晶基片上的生长和性能研究

本文报道了采用射频磁控溅射法和快速升温烧结法在R面取向的蓝宝石单晶基片上生长CeO_(2)缓冲层和Tl-1223超导薄膜,研究了缓冲层生长情况和先驱膜后退火条件对超导薄膜结晶情况和超导特性的影响。AFM和XRD表征结果显示,蓝宝石基片经过退火后其表面形成具有光滑平台的台阶结构,同时基片的晶体质量得到了改善;本文所制备的CeO_(2)缓冲层和Tl-1223超导薄膜具有较好的c轴生长取向,而且两者呈现良好的ab面内织构。SEM表征结果显示,生长良好的Tl-1223超导薄膜呈层状结构,表面光滑平整、结构致密。在液氮环境下,测得所制备Tl-1223超导薄膜的临界转变温度Tc约为111 K,临界电流密度Jc(77 K,0 T)约为1.3 MA/cm2。

蓝宝石基片上制备大面积Tl_2Ba_2CaCu_2O_8超导薄膜

在2英寸双面蓝宝石基片上采用CeO2作为缓冲层制备了高质量Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)超导薄膜.以金属铈作为溅射靶材,采用射频磁控反应溅射法生长了c轴织构的CeO2缓冲薄膜,并研究了不同生长条件对于CeO2缓冲层的晶体结构及表面形貌的影响.超导薄膜采用直流磁控溅射和后热处理的方法制备.扫描电子显微镜(SEM)图像显示,超导薄膜具有致密的晶体结构和均匀平坦的表面形貌.X射线衍射(XRD)结果表明,超导薄膜为纯的Tl-2212相,具有c轴垂直于基片表面的织构并外延生长在CeO2缓冲层上.电磁测试结果显示了薄膜的超导电性具有高度的面内均匀性和两面一致性,临界转变温度Tc为105K左右,临界电流密度Jc(77K,0T)分别为1.2±0.1MA/cm2和(1.25±0.1)MA/cm2,微波表面电阻Rs(77K,10GHz)为390μΩ.

基于UG的蓝宝石衬底基片双面研磨轨迹研究

通过数学理论建模与UG建模,建立了蓝宝石衬底基片双面研磨的运动模型并获得了在三种传动比情况下行星齿轮上不同点的轨迹。通过分析研磨轨迹和研磨速度可知在传动比为1时行星齿轮各点的轨迹为均匀分布的圆形且速度相等,所有点的运动周期相等而且比其它情况下的周期短,有利于提高研磨效率和形状精度,结果成功地解决了由于行星齿轮内的衬底基片各点处速度不一样而导致的平面度差的问题和行星齿轮中心不能放置蓝宝石衬底基片的问题。

YBCO／Y－ZrO＿2／（1120）蓝宝石多层膜超导材料的分析电镜研究

我们在具有Ｙ稳定的ＺｒＯ＿２（ＹＳＺ）层的蓝宝石上获得高质量的ＹＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７（ＹＢＣＯ）高温超导薄膜。在零磁场下，７７ｋ时，其临界电流密度达到１．６×１０￣６Ａ／ｃｍ￣２。本文确定了多层膜超导材料的取向关系。ＹＢＣＯ膜的（００１）面平行于ＹＳＺ过渡层的（１００）表面。ＹＳＺ层厚为２０ｎｍ。并且，由于Ｂａ自ＹＢＣＯ层的外扩散，ＹＳＺ层含有Ｂａ。尽管蓝宝石与ＹＳＺ层间的晶格铅配很大，由于ＹＳＺ层具有［１００］择优取向，仍能获得准单晶的ＹＢＣＯ薄膜。在ＹＢＣＯ薄膜中，观察到均匀分布的、微小尺寸的Ｙ＿２ＢａＣｕＯ＿５（２１１相）沉淀粒子，它们也有利于提高临界电流密度。

ZnO薄膜的制备和结构性能分析

ZnO作为一种宽带隙半导体材料 ,近几年来已经成为国际上紫外半导体光电子材料和器件领域的研究热点。激光分子束外延 (L MBE)系统是获得器件级ZnO外延薄膜的先进技术之一。高质量精密ZnO陶瓷靶材对于该工艺的实施是十分关键的 ,本文中采用高纯原料 ,在洁净条件下制备了大面积、薄片型、尺寸可控的符合理想化学配比的高纯ZnO陶瓷靶材。采用所制备的靶材 ,利用L MBE技术在 (0 0 0 1)蓝宝石基片上进行了ZnO薄膜的外延生长 ,在 2 80℃～ 30 0℃低温条件下所生长的薄膜样品具有 (0 0 0 1)取向的纤锌矿晶体结构 ,薄膜光学性能良好 ,论文中对ZnO薄膜的低温L MBE生长机理进行了探讨。

355nm纳秒和1064nm皮秒激光加工蓝宝石研究

利用波长355nm的纳秒激光和1064nm的皮秒激光对蓝宝石基片进行刻槽及切割实验,通过控制变量法研究了微槽深度、宽度及质量随工艺参数变化的情况,并进行对比分析。结果表明,355nm纳秒激光加工过程存在很大的热作用,而且刻蚀效率低,即使其峰值功率密度达到109 W/cm2也不能实现对蓝宝石毛坯片的图形切割;而1064nm皮秒红外激光切割微槽的质量很高,几乎可实现完全的"冷加工"。最后,通过分析总结,认为激光峰值功率密度达到1012 W/cm2可实现对蓝宝石基片的图形切割,且利用平均功率1 W、单脉冲能量1mJ、脉宽15ps的1064nm红外激光,实现了0.55mm厚蓝宝石毛坯基片的高质量图形切割。

白光LED封装用蛾眼化荧光玻璃制备及光学性能

针对荧光玻璃封装白光LED存在的全反射损耗问题,制备了一种蛾眼化荧光玻璃用于提高白光LED光学性能。采用光刻和刻蚀工艺在蓝宝石基片的单面上制作出蛾眼阵列结构,再利用丝网印刷和低温烧结工艺在蓝宝石的另外一面制备YAG∶Ce^3+荧光玻璃层,最后将制备的蛾眼化荧光玻璃用于白光LED封装。通过控制荧光层厚度可以有效调节白光LED发光性能,当荧光层厚度为40μm时,白光LED光效为77.8 lm/W,色温为6024 K,显色指数为69.5。与平面荧光玻璃封装结构相比,在100 mA电流下蛾眼化荧光玻璃封装结构的光效提高了24.9%。结果表明,蛾眼化荧光玻璃提高了白光LED光效,有利于促进荧光玻璃封装白光LED的实际应用。

LED灯串电路保护分析

随着LED灯越来越多地用于室外,它们发生静电放电以及瞬时产生不稳定电流的风险越来越高,尤其是高亮度的LED灯（配有蓝宝石基片或SiC基片以及未来配有AIN和GaN基片的LED灯）较易受到此类威胁的影响.当灯串中第一个LED灯出现故障时,整个灯串都不亮.很少有工程师对LED灯串电路保护进行全面考虑.例如,被称为“LED开路保护器”的新型装置现已问世,然而人们对其知之甚少.对此,我们将讨论何时使用它们,如何确定其规格,如何利用单个装置保护多个灯串而节约成本.

半导体激光器、集成光学激光器

0116551半导体激光器电噪声与非辐射复合电流的相关性[刊]/胡贵军//半导体光电.—2001,22(1).—12～14(C)011655Z宽禁带CaN基半导体激光器进展[刊]/章蓓//半导体光电.—2001,22(1).—1～6(C)宽禁带Ⅲ族氮化物基半导体是20世纪末研究最活跃的半导体材料系,其高亮度发光二极管和激光器一出现即以惊人的速度实现了商品化。文章就GaN基半导体激光器的市场需求、蓝宝石基片上生长的氮化镓基激光器的研制和发展概况以及近期研究热点作了扼要介绍。