基于耦合界面键合效应的石墨烯磨损研究

石墨烯作为二维固体润滑材料,其超滑特性不仅是物理作用结果,其化学键结构机制下的摩擦化学现象,是深入理解石墨烯摩擦性能的关键.本文采用分子动力学(MD)方法构建了多重层数石墨烯增强不同粗糙形貌的金属基底模型,实现了其与金刚石尖端滑动过程的动态分析,揭示了考虑尖端与石墨烯之间存在界面键时石墨烯层的理化耦合作用下的磨损机理.研究结果表明:当考虑金刚石尖端与石墨烯之间化学键合时,石墨烯发生磨损破裂的临界载荷相对于不考虑界面化学键时的值减小,这是由于界面键的形成会剥离石墨烯导致石墨烯断裂所致;金属基底的粗糙度也是决定石墨烯发生磨损破裂时临界载荷的重要因素之一,当粗糙度增大,临界载荷减小,同时通过增加石墨烯层的层数(增韧)来提高石墨烯发生磨损破裂失效的临界载荷.

硅基钽酸锂异质晶圆键合工艺研究

5G移动通信的发展对声表面波滤波器提出了高频、小型化、集成化的要求。相较于传统压电体单晶材料,采用硅基压电单晶薄膜材料制备的声表面波滤波器具有高频、低插入损耗、高温稳定性等优势,是高性能声表面波器件发展的核心基础材料。Smart-Cut^(TM)是制备硅基压电单晶薄膜材料的主要方法,键合工艺是其中的核心工序,键合质量决定了硅基压电单晶薄膜晶圆材料的质量,并影响器件性能。本文通过低温直接键合工艺,对等离子活化、兆声清洗、预键合、键合加固四道工序展开优化,最终实现了键合强度高达1.84 J/m^(2)、键合面积超过99.9%的高质量硅基钽酸锂异质晶圆键合。

电化学合成构建碳硫键反应研究进展

含硫化合物广泛存在于生物活性分子和药物中。此外,硫原子极易被氧化为亚砜和砜基官能团,是一种重要的有机合成中间体。碳硫键(C—S)的构建为制备含硫化合物提供了一种有效的途径。电化学有机合成具有独特的优势,如仅利用电子转移实现氧化或还原过程,无需额外添加氧化剂,反应大多在常温常压下进行,更加的绿色环保,近年来受到化学家们极大的关注,用于构建C—S键反应的各种新颖的电化学合成方法被报道出来。本文根据不同来源的含硫试剂,对近年来电化学合成方法构建碳硫键反应进行归类总结,旨在为电化学构建C—S键反应提供参考。

金丝球焊近壁键合技术

在引线键合工艺应用中,由于球焊键合工艺具有键合方向灵活、键合速度快等优势,在半导体芯片的封装互联领域被广泛应用。针对金丝球焊键合工艺中的近壁键合问题进行了研究,从键合方式、劈刀设计两个方面进行优化、改进,制定了两种不同的解决方案,并分析了两种方案的应用局限性。

无机化学中共价键类型及其在元素周期表中变化规律

无机化学中常见共价键有双电子σ键(包括σ配键)、双电子π键、单电子键、三电子键、离域π键、多中心键、反馈π键(包括d-pπ键、d-dπ键和π←dπ键)等.不同化学键的形成,对物质性质有着重要影响.本文主要讨论无机化合物中常见共价键形成条件和特征,对物质性质影响及其在元素周期表中变化规律.

β-Al_(2)O_(3)与金属铝的阳极键合及性能分析

采用高纯铝片与β-Al_(2)O_(3)陶瓷片进行阳极键合实验,通过控制键合温度和电压,研究了键合界面的微观结构和元素分布。实验结果表明,在适当的温度和电压下,铝与β-Al_(2)O_(3)界面形成了致密且无裂纹的过渡层,过渡层厚度约为5μm。扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析结果显示,界面处O、Na、Mg元素在铝中的扩散程度较小,主要是由于这些元素的低扩散系数和界面化学反应的阻碍作用。此外,力学性能测试结果表明,键合强度随着键合温度和电压的增加而显著提高,其中键合电压对剪切强度的影响更为显著。在900 V和500℃条件下,接头剪切强度达到3.6 MPa,断口主要发生在β-Al_(2)O_(3)基体中,表明键合界面强度高于基体强度。该研究为优化阳极键合工艺参数提供了理论依据和实验支持,对新材料在阳极键合中的应用起到了一定的推动作用。

反铁磁材料CrPS_(4)的稳定性及成键分析

根据拓扑学原理,基于密度泛函理论,从能量、能隙差、键级、键级贡献率和键长五个方面对反铁磁材料CrPS_(4)的稳定性与成键情况进行分析。研究表明,团簇的16种稳定构型含二、四重态各8种,其中平面形2种、三角双锥带帽型11种、四角双锥型1种、四棱锥带帽2种。在所有构型中,无论是热力学稳定性还是化学稳定性,构型1^((4))均居于首位,稳定性较好。化学键的键级贡献率因构型不同而异。综合分析发现,化学键强度大小依次为:Cr—S>S—P>S—S,S—S键最不稳定,甚至在有些构型中不易形成,即使形成,也极易断裂,而Cr—P键就很稳定,但与其他三种化学键的强度关系不易确定。

晶圆直接键合及室温键合技术研究进展

晶圆直接键合技术可以使经过抛光的半导体晶圆,在不使用粘结剂的情况下结合在一起,该技术在微电子制造、微机电系统封装、多功能芯片集成以及其他新兴领域具有广泛的应用。对于一些温度敏感器件或者热膨胀系数差异较大的材料进行键合时,传统的高温键合方法已经不再适用。如何在较低退火温度甚至无需加热的室温条件下,实现牢固的键合是晶圆键合领域的一项挑战。本文以晶圆直接键合为主题,简单介绍了硅熔键合、超高真空键合、表面活化键合和等离子体活化键合的基本原理、技术特点和研究现状。除此之外,以含氟等离子体活化键合方法为例,介绍了近年来在室温键合方面的最新进展,并探讨了晶圆键合技术的未来发展趋势。

欠键合/过键合与功率设置及温度关系的研究

在热超声引线键合过程中,低功率设置和低温下容易导致欠键合,高功率设置和高温下则容易出现过键合。通过实验采集了不同超声功率设置、不同温度下大量键合过程中换能杆末端轴向的速度信号、换能杆两端驱动电压和电流信号,并测量其键合强度,计算得到不同温度下换能杆的振幅。分析了超声功率和键合温度对振幅的影响规律,解释了功率设置和键合温度导致欠键合和过键合的可能原因,建立了功率设置和温度对换能杆振幅影响的模型。这些实验数据和结果有助于进一步研究键合过程中参数间的相互影响规律。

Chiplet晶圆混合键合技术研究现状与发展趋势

半导体产业对国防安全和国民经济发展意义重大,高端半导体装备也是国外对华技术封锁的重点领域。混合键合技术作为微电子封装和先进制造领域的一种新型连接技术,已经成为实现芯片堆叠、未来3D封装的一项关键技术,是实现高性能、高密度和低功耗芯片设计的关键技术之一。分析了Chiplet晶圆混合键合技术应用背景,梳理了典型工艺及设备研究的现状,并展望了晶圆混合键合技术发展趋势。

引线键合工艺介绍及质量检验

介绍了引线键合工艺流程、键合材料及键合工具,讨论分析了影响引线键合可靠性的主要工艺参数,说明了引线键合质量的评价方法,并提出了增强引线键合可靠性的措施。

基于化学史的概念教学——以“共价键理论及键参数”为例

本文沿循共价键理论的发展史,通过化学符号语言描述共价键及键参数等相关概念,使共价键的概念教学可视化。笔者设计了“共价键的形成和类型”“共价键的相关理论和键参数”“探究ClO2的分子结构”三个活动,旨在促进学生在共价键概念建构和发展的过程中,建立学习化学概念的思维模式。

黏结剂辅助微流控芯片异种键合及可行性探究

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、铝合金Al5052为研究对象,采用黏结剂与热压键合相结合的方法,分别进行了PMMA-PS、PMMA-Al5052异种键合正交实验。旨在探讨键合层厚度及表观形貌的变化规律,研究键合温度、压力和时间对异种键合强度的影响。结果表明:键合层厚度随温度和压力的增大而减小,而时间对键合层厚度无明显影响;聚酰亚胺(PI)辅助PMMA-PS和PMMA-Al5052的键合强度受时间影响最大,温度次之,压力最小;而溶解PMMA粉末的丙酮溶液[丙酮溶液(PMMA)]辅助PMMA-Al5052的键合强度受压力影响最大,温度次之,时间最小;同参数下PMMA-PS的键合强度远高于PMMA-Al5052。分别确立了异种键合的最优参数并得到了对应的键合强度:PI辅助PMMA-PS键合的最优参数为105℃,50 min,2.5 MPa,对应键合强度0.87 MPa;PI辅助PMMA-Al5052键合的最优参数为110℃,50 min,1.25 MPa,对应键合强度0.21 MPa;丙酮溶液(PMMA)辅助PMMA-Al5052键合的最优参数为110℃,2.5 MPa,20 min,对应键合强度0.41 MPa,均高于正交实验设计方案中的所有结果。参数一定时,PMMA-PS的键合强度远高于PMMA-Al5052的键合强度。采用丙酮溶液(PMMA)辅助键合PMMA-Al5052时,键合强度高于PI辅助的键合强度。

基于配位键和氢键的聚丙烯酸酯自修复膜材料的制备与性能

通过乳液聚合合成一系列含金属离子的聚丙烯酸酯乳液,得到含金属离子的聚丙烯酸酯自修复膜材料。该材料利用单体丙烯酰胺上的酰胺官能团与金属离子Cr^(3+)进行配位,并且单体丙烯酰胺上的酰胺基团可以形成具有可逆作用的氢键,形成金属配位键和氢键双重动态可逆作用的自修复聚丙烯酸酯膜材料。研究发现加入金属离子后薄膜具有自我修复能力,金属离子含量不同时其修复效果也不同。研究了薄膜的最佳自修复温度和最佳自修复时间,实验结果表明,金属离子含量为0.15 g时,聚合物的拉伸强度修复率最高可达80%;薄膜最佳自修复时间为12 h,薄膜最佳自修复温度为60℃。利用聚合物中特殊官能团与金属离子配位作用,赋予了自修复材料优异的机械性能和修复性能。

键合时间对粗铝丝超声引线键合强度的影响

试验研究了不同超声功率条件下,键合时间对粗铝丝引线键合强度的影响规律。试验中记录了每种键合试验的键合时间,采集了每一个键合点的剪切测试力作为键合点抗剪强度的表征,记录了每个键合点的状态。结果表明:(1)在小超声功率条件下,键合强度对键合时间敏感;在大超声功率条件下,敏感性下降;(2)短键合时间条件下主要键合失败形式为剥离和无粘接,表明键合界面的原子扩散不够;(3)大超声功率长键合时间条件下的键合失败形式多为根切,表明键合界面的原子扩散虽然足够,但长时间的超声振动也会使粗铝丝产生疲劳断裂,形成过键合。

浅议键角大小比较

键角是多原子分子中,2个相邻共价键之间的夹角,是描述分子空间结构的重要参数,分子的许多性质都与键角有关。键角能够通过光谱、衍射等实验测定,也可以用量子力学近似方法计算。从价键理论角度讲,共价键的本质是原子轨道的重叠,共用电子对其实是2个原子通过原子轨道的重叠达成的共用。所以键角就是2个成键电子对电子云对称轴之间的夹角,键角大小比较是近年高考考查的热点,现结合实例分析,就解答这类试题应把握的关键所在整理如下。

多层堆叠中晶圆级金金键合的可靠性提升

基于电学互联的贯穿硅通孔技术和高精度金金圆片键合技术,开发了一套可应用于制备三维集成射频(RF)收发系统的工艺,并利用反应离子刻蚀机(RIE)中氧气加六氟化硫的键合前处理技术解决了多层堆叠中键合强度较弱的问题。经过扫描电镜(SEM)观察和分析,键合强度弱确认为芯片贴装过程中晶圆表面沾污所致。传统的湿法前处理有一定的局限性,氧气等离子体方法去污能力较弱,均无法用于去除遗留的沾污。利用反应离子刻蚀机氧气加六氟化硫的前处理方式进行键合前处理,不仅增强了去污能力,而且将旧金表面低活性的金层去除,露出干净、活性高的新金表面,有效提升了金金键合的强度,为多层金金键合提供了一种有效的键合前处理方法。

金薄膜辅助玻璃与砷化镓阳极键合

采用磁控溅射技术在砷化镓(GaAs)表面沉积一层厚度为1μm的金薄膜,将其作为中间层成功实现了Borofloat(BF33)玻璃与GaAs的连接。阳极键合实验结果表明键合电流在短时间内达到峰值,之后迅速降低并且稳定在一个很小的数值范围内,且键合电流峰值随着键合温度与键合电压的升高而增大。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对玻璃-GaAs键合界面进行微观形貌观察。结果表明键合界面良好,在400℃、700 V的条件下,玻璃-GaAs键合强度可达到1.53 J/m^(2),且键合强度随着键合温度与键合电压的升高而增大。

钢管混凝土键连接框架梁和剪力墙的受剪性能

目的 研究钢管混凝土键连接框架梁和剪力墙的受剪性能,为工程应用提供设计依据。方法 应用有限元分析软件ABAQUS对比钢管混凝土键连接与现浇连接梁墙的结构受剪性能,分析前者受剪机理及不同因素对受剪性能的影响。结果 钢管混凝土键连接梁墙的结构承载力和延性系数较现浇结构分别提高约10%和34%;钢材强度从Q235到Q390,初始刚度增加8.44%;截面高度从100 mm到120 mm,延性系数提高17.73%;截面厚度每增加2 mm,承载力提高约15%;截面长度和混凝土强度等级对承载力、初始刚度和延性系数的影响均小于15%,纵向距离对其受剪性能几乎无影响。结论 采用钢管混凝土键连接梁墙的结构总体受剪性能优于现浇结构;钢材强度和截面厚度分别是影响初始刚度和承载力的主要因素。

吡啶与CHX_3(X=F,Cl,Br,Ⅰ)形成分子间红移和蓝移氢键的理论研究

运用量子化学从头算方法研究了复合物C5H5N…CHX3(X=F,Cl,Br,I)分子间C—H…N和C—H…π氢键.研究表明,在MP2/SDD水平下,分子间C—H…N氢键的形成均使CHX3分子中C—H键伸长,伸缩振动频率减小,形成红移氢键;分子间C—H…π氢键的形成均使CHX3分子中C—H键收缩,伸缩振动频率增大,形成蓝移氢键.振动光谱分析表明,不能根据质子供体分子CHX3的固有偶极矩对C—H键长的导数来判断红移氢键和蓝移氢键.NBO分析表明,超共轭效应占优势,因此形成C—H…N红移氢键;重杂化效应占优势,因此形成C—H…π蓝移氢键.