SiO_2/(Si_3N_4+BN)透波材料表面涂层的防潮性能和透波性能研究

SiO2／（Si3N4＋BN）复合材料是近几年发展起来的综合性能优良的适用于高马赫数的导弹天线罩材料。本文分析了SiO2／（Si3N4＋BN）复合材料的吸潮机理。采用有机硅树脂在SiO2／（Si3N4＋BN）复合材料表面制备了防潮涂层，取得较好的防潮效果。涂装后SiO2／（Si3N4＋BN）复合材料在40℃、90％的高温高湿条件下放置15d的吸水率约0．30％；在大气环境下（温度27-30℃，湿度45-60％）的吸水率小于0．01％。涂层对SiO2／（Si3N4＋BN）复合材料的透波率影响较小，涂装后材料的透波率仍然能保持在85％以上。

SiO_2-BN-Si_3N_4系复相陶瓷制备及性能

以Y2O3和Al2O3陶瓷粉体作为烧结助剂,对不同含量BN原料配比无压烧结制备SiO2-BN-Si3N4系复相陶瓷,生坯采用注凝成型制备,然后在1780℃保温2h烧结,烧结体主要由板条状的Si2N2O及长柱状的β-Si3N4晶粒构成,BN晶粒弥散在各晶粒之间。Si2N2O相通过反应SiO2+Si3N4=2Si2N2O原位生成。Si2N2O具有优异的抗氧化性,Si3N4具有高的强度,而BN的加入大大提高了材料的可加工性能,材料结合了各相的优异性能。实验结果表明:材料热冲击性能优异,热冲击温差在800℃时,材料的弯曲强度还略有提高,1200℃时,材料的残余弯曲强度保持不变。

涂层对SiO_2/(Si_3N_4+BN)透波材料力学、介电性能的影响

采用硅树脂作为SiO_2/(Si_3N_4+BN)复合材料涂层,并取得较好的防潮效果。将SiO_2/(Si_3N_4+BN)复合材料涂层后弯曲强度提高约27%左右;介电常数和介电损耗角正切变化分别为0.02和0.2×10^(-3)。

无压烧结制备Si_3N_4／SiO_2复合材料

以无压烧结工艺制备了Si3N4／SiO2复合材料．实验结果表明:Si3N4颗粒对石英基体的析晶起到了抑制作用和增韧补强作用．Si3N4含量为5vol％的样品在1370℃烧结2h后,抗弯强度达到96．2MPa,断裂韧性为2．4MPa·m1／2,介电常数和介电损耗分别在3．63-3．68和1．29-1．75×10-3之间．

用于微机电系统的SiO_2/Si_3N_4驻极体的制备及电荷稳定性

驻极体微型发电机是近期提出的微电子机械系统开发中的一个新领域,驻极体电荷稳定性则是影响驻极体微型发电机性能的关键。用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备SiO2/Si3N4双层膜,采用电晕充电和热极化方法对材料进行注极形成驻极体,探讨了器件加工工艺及存储环境对双层膜驻极体电荷稳定性的影响。结果表明,电晕充电后SiO2/Si3N4双层膜的电荷存储稳定性明显优于SiO2单层膜;传统的电晕注极方法仅适用于大面积驻极体的制备,但对微米量级的材料表面不适用;微器件制备的工艺流程对驻极体电荷稳定性有显著影响,但存储环境对热极化驻极体电荷稳定性的影响很小。

Si_3N_4-Al_2O_3-SiO_2系材料烧结性能及反应过程研究

以氮化硅、活性氧化铝微粉和氧化硅微粉为原料,研究了在焦炭保护条件下,Si_3N_4-Al_2O_3-SiO_2系材料经1500℃、1600℃和1650℃烧成时的烧结性能和物相变化,同时借助SEM、EDX和XRD等手段对其显微结构和反应过程进行了观察和分析。结果表明,随着烧成温度的升高,Si_3N_4-Al_2O_3-SiO_2系材料的体积密度下降,显气孔率增加,同时烧成后试样的质量损失大大增加,尤其是经1650℃烧成的试样,显气孔率在40％以上,质量损失大于20％。XRD物相分析显示,1500℃时,产物中生成Si_2N_2O,高于1650℃时,生成SiC相,与热力学计算结果一致。同时,高温下大量的N_2(g)及SiO(g)逸出试样表面,可能是导致试样质量损失、结构松散、显气孔率增加的主要原因。切开经高温烧成的试样发现,其截面由中心致密区、过渡区和边缘的松散区3部分组成,含氮物相的形状由中心部位发育良好的柱状,演变成过渡区的针状或须状,直至松散区时消失。这种松散区所占面积和松散程度取决于试样的组成和烧成温度。

Si/SiO_2及Si/SiO_2/Si_3N_4系统的总剂量辐射损伤

从微观氧化物电荷、界面态的感生变化及界面态的能量分布变化的角度,比较并分析了3种采用54HC电路工艺制作的MOS电容样品的总剂量电离辐射损伤退化,结果显示,采用单绝缘栅介质的Si/SiO2系统的双绝缘栅介质的Si/SiO2/Si3N4系统表现出对总剂量辐射损伤的明显特性差异.在抗总剂量电离辐射能量上,双绝缘栅介质结构甚至劣于常规非加固工艺的单介质Si/SiO2系统结构.同时,对辐射感生界面态的能量分布随辐照总剂量的变化进行了分析,发现试验的3种样品都存在一类深能级界面态,位于中带以上约80meV的位置,该类界面态随辐照剂量的增加最明显.

Si_3N_4/SiO_2复合栅介质电离辐照的电子能谱分析

采用氩离子刻蚀X光激发电子能谱分析方法对Si3N4/SiO2/Si复合栅介质系统进行电离辐照剖析.实验结果表明存在一个由Si3N4和SiO2构成的界面区及由SiO2和Si构成的界面区,电离辐照能将SiO2/Si界面区中心向Si3N4/SiO2界面方向推移,同时SiO2/Si界面区亦被电离辐照展宽;电离辐照相当程度地减少位于SiO2/Si界面至Si衬底之间Si过渡态的浓度.在同样偏置电场中辐照,随着辐照剂量的增加SiO2/Si界面区中Si过渡态键的断开量也增加,同时辐照中所施偏置电场对SiO2/Si界面区Si过渡态键断开有显著作用.并对实验现象进行了机制分析.

肖特基势垒二极管SiO_2-Si_3N_4复合钝化膜研究

对Si肖特基势垒二极管的钝化技术进行了研究。研究了不同淀积温度、气体流量、射频功率以及气体压力等工艺技术条件下,淀积PECVD SiO_2和LPCVD Si_3N_4膜的介电强度E、介电常数ε_r、耐压V、针孔密度、漏电流I、内应力σ、片间均匀性以及片内均匀性等性能。研究了PECVD SiO_2膜的增密技术。提出了一种应力小、漏电流小且抗辐照能力较好的PECVD SiO_2/LPCVD Si_3N_4复合介质膜钝化工艺方法和技术条件,提高了肖特基势垒二极管的性能。

NbN/MoSi_2/Si_3N_4陶瓷复合材料氧化性能的研究

以NbN/MoSi2/Si3N4复合材料作为研究对象,研究了其在不同温度下的氧化性能。利用X射线衍射分析、扫描电镜分析和X光能谱分析,对复合材料的氧化产物进行了测定。结果表明试样在1150～1400℃温度范围内氧化出现了2个阶段,即0～15h线形快速氧化阶段,A、B氧化活化能分别为98kJ/mol和132kJ/mol,而15h以后为抛物线缓慢氧化阶段,A、B氧化活化能分别为426kJ/mol和492kJ/mol;气孔率越高,氧化越严重,快速氧化阶段持续时间越长。

Si_3N_4-Al_2O_3-SiO_2体系高温还原条件下的物相变化

以闪速燃烧合成的Si3N4(w(Si3N4)≥95%,粒度≤0.044mm)、α-Al2O3微粉(w(Al2O3)≥99%,d50=1.2μm)及SiO2微粉(w(SiO2)≥92%,粒度≤1μm)为原料,按照m(Si3N4):m(Al2O3):m(SiO2)=4:4:2比例混合,液压成型为Φ20mm×20mm试样在埋炭(不接触焦炭)条件下分别于1300、1400、1500、1600℃保温6h处理后进行XRD分析。结果表明:1300℃的新生物相主要为Si2N2O和方石英,SiO2微粉方石英化明显;1400℃的新生物相主要为Si2N2O、方石英和O’-SiAlON;1500℃的新生物相为Si2N2O、方石英、O’-SiAlON、X相及莫来石;与1500℃相比,1600℃的新生物相没有变化,但是Si2N2O、O’-SiAlON、X相及莫来石的生成量增加明显,方石英生成量显著减少。

Si_3N_4与TiO_2/SiO_2减反射膜用在单晶硅太阳电池的对比研究

文章对比分析了Si3N4单层减反射膜与TiO2/SiO2双层减反射膜对单晶硅太阳电池性能的影响,发现Si3N4单层减反射膜单晶硅太阳电池短路电流Isc较高。并对这两种减反射膜的批量产品进行抽样检测,结果表明采用TiO2/SiO2双层减反射膜电池总体品质(主要从效率看)相当于或略优于Si3N4单层减反射膜太阳电池,说明TiO2/SiO2双层减反射膜仍比较适于单晶硅太阳电池。

用Y_2O_3Al_2O_3SiO_2Si_3N_4钎料连接氮化硅复相陶瓷

研究了用Ｙ２Ｏ３Ａｌ２Ｏ３ＳｉＯ２Ｓｉ３Ｎ４ 钎料对氮化硅复相陶瓷的连接． 对连接界面进行ＳＥＭ、ＥＰＭＡ和ＸＲＤ分析．接头强度随着保温时间、连接温度的增加而逐渐增加． 在达到峰值后，连接强度逐渐降低．在ＹＡＳ钎料中添加氮化硅， 可以降低接头界面的热应力，改善接头强度． 微观分析表明：接头强度的变化主要与界面反应和界面孔洞损伤有关．

涂层对3D SiO_2/Si_3N_4复合材料力学性能的影响

采用有机先驱体真空浸渍裂解法制备了三向石英纤维编织体/涂层/氮化硅复合材料。采用SEM、电子拉伸试验等测试手段研究了涂层对3DSiO2/Si3N4复合材料力学性能的影响。结果表明:保护涂层可明显改善纤维与氮化硅的界面结合性能,使复合材料的拉伸强度、断裂韧性得到显著提高,拉伸强度从无保护涂层的5.1MPa提高到有涂层的120MPa;裂纹扩展和断口分析表明,复合材料的强韧化机理为纤维的拔出、脱粘和诱导裂纹偏转。

SiO_2-Si_3N_4栅介质膜陷阱特性的高频C-V分析

采用高频 C-V特性测试技术 ,研究由热氧化生成的超薄 Si O2 膜和低压化学汽相淀积法制备的非均匀结构 Si3N4膜 ,两者组成的栅介质膜的陷阱特性 (包括陷阱密度、能量和空间分布深度等参数 )。结果表明 :在栅复合膜陷阱电荷非稳态释放模型下建立的高频 C-V理论及其分析方法 ,可以很好地表征实验曲线 。

SiO_2-Si_3N_4-SiO_2复合梁谐振式压力传感器结构设计与分析

提出了一种采用SiO2-Si3N4-SiO2复合谐振梁结构的谐振式压力传感器。采用有限元分析技术分别对谐振梁和传感器芯片结构进行了电热分析、模态分析以及谐响应分析,最后对SiO2-Si3N4-SiO2复合梁谐振式压力传感器的工艺进行了探讨,表明通过多晶硅牺牲层技术能更好地得到Si O2-Si3N4-Si O2复合谐振梁,具有良好的选频特性。

Si_3N_4掺杂氮化对Sr_3SiO_5:Eu^(2+)荧光粉发光性能的影响

采用高温固相法制备Si_3N_4掺杂氮化Sr_(2.99)SiO_(5-6x)N_(4x):0.01Eu^(2+)荧光粉。采用XRD、EDS和SEM测试结果表明:N^(3-)进入Sr_3SiO_5基质晶格中取代部分O^(2-)离子,形成了单一相Sr_(2.99)SiO_(5-6x)N_(4x):0.01Eu^(2+)固溶体。PL&PLE荧光光谱测试结果显示,Sr_(2.99)SiO_(5-6x)N_(4x):0.01Eu^(2+)荧光粉在344nm紫外光的激发下发射出红橙光,属于Eu^(2+)离子典型的4f65d1?4f7电子跃迁。随着N浓度的增加,Sr2.99Si O5-6xN4x:0.01Eu^(2+)荧光粉发射光谱和激发光谱的强度明显增强。热稳定性测试结果表明,Si_3N_4掺杂氮化能够显著提高Sr3Si O5:Eu^(2+)荧光粉的热稳定性。通过Arrhennius模型拟合结果表明横向穿越过程(crossover)引起的Sr_3SiO_5:Eu^(2+)荧光粉氮化前后的温度猝灭。

超薄Si_3N_4/SiO_2(N/O)stack栅介质及器件

成功制备了EOT(equivalentoxidethickness)为 2 1nm的Si3 N4/SiO2 (N/O)stack栅介质 ,并对其性质进行了研究 .结果表明 ,同样EOT的Si3 N4/SiO2 stack栅介质和纯SiO2 栅介质比较 ,前者在栅隧穿漏电流、抗SILC性能、栅介质寿命等方面都远优于后者 .在此基础上 ,采用Si3 N4/SiO2 stack栅介质制备出性能优良的栅长为 0 12 μm的CMOS器件 ,器件很好地抑制了短沟道效应 .在Vds=Vgs=± 1 5V下 ,nMOSFET和pMOSFET对应的饱和电流Ion分别为5 84 3μA/ μm和 - 2 81 3μA/ μm ,对应Ioff分别是 8 3nA/ μm和 - 1 3nA/ μm .