碲镉汞红外探测器离子束刻蚀研究

电极成型技术是红外焦平面探测器的重要组成部分,离子束刻蚀技术由于具有高各向异性和高分辨率等诸多优点,适用于制备低损伤、高均匀性以及可生产性的电极体系。本文采用离子束刻蚀制备了平面型、台面型器件的电极结构,通过FIB和SEM表征了不同刻蚀条件下的电极形貌和结构,研究了不同刻蚀角度、能量以及热处理对碲镉汞红外探测器的影响。结果表明,离子束刻蚀技术具有侧边平滑、均匀性高、稳定性强以及工艺重复性好等诸多优点。另外,离子束刻蚀可以实现台面结器件的电极隔离,但台面侧壁存在一定金属电极残留,需要进一步优化台面形貌和刻蚀角度。在热处理对刻蚀的影响上,低能量刻蚀形成的晶格损伤,经过高温可以修复;高能量刻蚀将同时造成晶格损伤和电学损伤,热处理只能一定程度上改善pn结性能,电学损伤将在刻蚀后表面形成严重的漏电效应,降低了探测器的品质因子R_(0)A。

轴承钢滚动接触疲劳亚表面夹杂处损伤分析

轴承钢在滚动接触疲劳(RCF)中失效的主要原因之一是亚表面白蚀区(WEA)的形成.本文中从塑性应变累积引起剪切局域化新的角度对WEA进行了研究.通过耦合晶体塑性和相场损伤理论建立了损伤演化本构模型,研究了非金属夹杂处塑性应变累积和损伤演化.研究表明,接触疲劳载荷引起的塑性应变局域化导致了剪切带的形成.剪切带的形貌、取向和应变与WEA的一致,表明WEA实际上是应变局域化的剪切带.晶体取向对WEA损伤的形成和发展有很大的影响,WEA仅在择优的晶体取向下形成.与软夹杂周围的剪切带和损伤演化不同,硬夹杂处的剪切带与夹杂相切,形成的4条剪切变形带将夹杂“包围”.剪切带内部处于高应变和低应力的状态,带中心处应变达到最大,随带宽两侧急剧减小,而中心处应力却最小,几乎为零,沿带宽两侧增大,这说明裂纹在剪切带内萌生和扩展.该结论阐明了裂纹和WEA形成的关系,即裂纹是在WEA形成过程中因应变不协调产生,而非裂纹先产生,裂纹上下表面相互摩擦导致WEA形成.

CaSO_(4)液滴在超疏水表面上的蒸发结晶特性研究

目的在铝基底上制备稳定的超疏水表面,研究其表面上硫酸钙液滴的蒸发结晶特性。方法通过简单的化学刻蚀法制备了一种超疏水表面,基于温湿度可控的可视化平台开展固着硫酸钙液滴的蒸发过程实验研究。同时,基于温度和相对湿度,开发了多变量拟合二次回归模型来描述其对液滴蒸发速率的影响。结果基底温度为40、50、60℃时,硫酸钙液滴和纯水液滴在亲水铝片表面上的蒸发模式均表现为CCR模式,在超疏水铝片表面上均表现为CCA模式。在超疏水铝片表面,纯水液滴与硫酸钙液滴的蒸发模式略有不同:在蒸发后期,硫酸钙液滴边缘盐分增加,在重力和Marangoni效应作用下,外部逐渐形成盐壳,接触半径呈上升趋势,说明超疏水表面不利于盐滴的钉扎。当蒸发速率较低时,在外部更容易形成盐壳,一旦外部形成盐壳,蒸发机制即发生了变化,液滴内部水分子需要克服盐壳内外的压差,并通过盐壳扩散进一步蒸发。结论通过固着液滴实验验证了硫酸钙液滴的蒸发模式与基底温度无关,而与基底的润湿性有关,并且液滴的蒸发速率随着相对湿度的降低和温度的升高而增大。通过R^(2)=0.9937的多变量拟合二次回归模型,对影响液滴蒸发的因素进行了方差分析,结果表明:在超疏水表面上温度和相对湿度对硫酸钙液滴的蒸发速率均有显著影响。研究成果为矿井水的资源化利用提供了有效的理论支撑。

铝合金基体上超疏水表面的制备

采用简单化学刻蚀的方法制备出多晶铝合金基体上的超疏水表面。刻蚀后的铝合金表面经过氟化处理后具有了超疏水的性质,水滴与表面的接触角达到156°,接触角滞后为5°。通过对表面进行扫描电镜分析可知,超疏水铝合金表面上具有了由长方体状的凸台和凹坑构成的深浅相间的微纳米结构,这些微纳米结构相互连通形成凹凸不平的"迷宫"结构,这种结构经氟化修饰后,可捕获空气,形成水与基底之间的气垫,对表面超疏水性的产生起到了关键的作用。文中对铝合金基体上的超疏水现象以Cassie理论进行了分析,结果表明,水与表面形成了非均匀接触,约12%的面积是水滴和基体接触,而有约88%的面积是水滴和空气接触。研究中考查了不同刻蚀时间以及不同刻蚀液浓度对表面疏水效果的影响。最佳制备条件为:盐酸溶液浓度为4.0mol·L·1,刻蚀时间为12min。

铝合金基体上超疏水表面的制备及其性能

采用化学刻蚀的方法在铝合金基体上构筑出微纳米结构,并用乙基三氯硅烷进行硅烷化处理,制备出具有超疏水性质的表面。水滴与表面的接触角可以达到159°,滚动角<1°。用扫描电子显微镜(SEM)和X-光电子能谱(XPS)分别对所制备表面的形貌和元素进行了分析。同时,考察了溶液浓度,修饰时间以及相对环境湿度对表面疏水效果的影响,并且考察了不同pH值水溶液在其表面的接触角。另外,对所制备的超疏水表面的稳定性和抗腐蚀性能也进行了测试。结果表明:浓度为1.0mol/L,反应时间2.5h,环境湿度40%～55%是最佳的制备条件。该条件下制备的超疏水表面具有良好的稳定性和抗腐蚀性能。

碲镉汞器件接触孔的ICP刻蚀工艺研究

介绍了ICP等离子体刻蚀技术的工作原理和主要工艺参数,阐述了碲镉汞器件接触孔ICP刻蚀工艺的特点和技术要求。通过一系列实验和分析,最终优化并确定了ICP刻蚀碲镉汞材料接触孔的工艺参数,获得了良好的刻蚀形貌和器件性能。

高亮度GaN基蓝色LED的研究进展

超高亮度GaN基蓝色LED的发展将会引起照明技术的一场革命,它是目前全球半导体领域研究和投资的热点。本文综合分析了了GaN材料的特性及相应的材料生长和欧姆接触、刻蚀工艺等关键技术,并对GaN基蓝色LED器件的进一步改进及应用前景作了展望。

日盲型AlGaN PIN紫外探测器的研制

采用MOCVD方法在双面抛光的(0001)蓝宝石衬底上生长了高铝组分AlGaN材料,研制出日盲型AlGaN PIN紫外探测器。详细介绍了该器件的结构设计和制作工艺,并对该器件进行了光电性能测试。测试结果表明:器件的正向开启电压约为4.5 V,反向击穿电压大于20V;常温下(300 K),该器件在3 V反向偏压下的暗电流约为50 pA,在零偏压下270 nm处峰值响应度达到0.12 A/W,长波截止波长小于285 nm。

反应离子刻蚀和自组装分子膜构建硅基底疏水与超疏水表面

采用反应离子刻蚀技术在Si(100)表面加工微米级圆柱阵列,采用自组装技术分别制备了3种硅烷自组装分子膜.结果表明,采用反应离子刻蚀构建出的4种微米级圆柱阵列结构规整,其直径为5μm,高度为10μm,间距为15～45μm.沉积自组装分子膜后,试样表面的水接触角显著增大,其中沉积1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)自组装分子膜接触角最大,1H,1H,2H,2H-全氟辛烷基三氯硅烷(FOTS)次之,三氯十八硅烷(OTS)最小.测得的接触角大于150°时接近Cassie方程计算的接触角,而小于150°时接近Wenzel方程计算的接触角.改变圆柱阵列的间距和选择不同的自组装分子膜,可以控制表面接触角的大小.原子力显微镜(AFM)观测结果显示,沉积自组装分子膜可以产生纳米级的团簇.由微米级圆柱阵列和纳米级自组装分子膜构成的表面结构使Si试样表面接触角最大可达156.0°.

Cr4Mo4V轴承钢滚动接触疲劳和磨损性能研究

通过球棒滚动接触疲劳(RCF)试验机,研究了Cr4Mo4V轴承钢在4050润滑油润滑和0.18滑滚比条件下的滚动接触疲劳和磨损性能.结果表明:Cr4Mo4V钢的应力-寿命(S-N)曲线数据分散性较大,疲劳寿命随着应力增加呈下降趋势.Cr4Mo4V钢滚动接触磨损主要为磨料磨损,黏着磨损和疲劳磨损,随着应力和时间增加磨损体积增加,滚道凹槽深度达到17μm.通过光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察试样棒剖面与滚道交界处疲劳裂纹,发现疲劳破坏类型主要有两种:起源于表面的剥落(SOF)和起源于白蚀区的剥落(WSF).通过滚道径向切割抛光酸蚀显示Cr4Mo4V钢滚动接触疲劳影响区,随着应力和循环接触次数的增加,在次表层依次发现黑蚀区(DER)、白蚀区(WEA)和蝴蝶组织(BW).表面碳化物的剥落坑,黏着磨损和疲劳磨损的凹坑导致了表面起裂、白蚀区和蝴蝶组织中的碳化物和夹杂导致微裂纹的产生,链状碳化物使裂纹往深处扩展.

化学刻蚀法制备铝合金基超疏水表面

采用简单化学刻蚀法对铝合金基体进行腐蚀,得到了粗糙表面。然后对铝合金粗糙表面进行氟化处理,得到了具有超疏水的表面。研究了不同刻蚀时间以及不同刻蚀液浓度对表面疏水效果的影响。结果发现:在实验的参数条件下,不同刻蚀时间下,接触角随着氢氟酸刻蚀时间的增加,先增加后减少,当氢氟酸刻蚀时间为7min时,所得试件水的接触角最大。不同刻蚀液浓度下,接触角随着盐酸浓度的增加,先增加后减少。当盐酸浓度为4mol/L时,所得试件水的接触角最大。

CdS/CdTe太阳电池的背接触

磷硝酸腐蚀是一种适宜于工业化生产的背表面刻蚀工艺.文中采用磷硝酸腐蚀CdTe薄膜,并用溴甲醇腐蚀作为对照实验,研究了两种腐蚀对材料性质的影响.随后用真空蒸发法分别沉积了四种背接触层,提出了适宜于工业化生产的背接触技术,并从实验和理论上对两种背接触结构的CdTe太阳电池进行了分析.

CdTe薄膜太阳电池的硝酸-磷酸腐蚀及应用

采用硝酸-磷酸腐蚀CdTe薄膜,研究了硝酸-磷酸腐蚀速率、浓度、时间对薄膜的结构、形貌、组分的影响,获得腐蚀的最佳工艺条件.在腐蚀后,沉积了缓冲层材料和(或)金属背电极,研究了腐蚀后背接触的形成及碲对CdTe太阳电池的影响.结果表明,腐蚀后生成的碲有助于产生p+层,实现CdTe与金属背电极的欧姆接触.

SiC MESFET工艺在片检测技术

介绍了SiC MESFET芯片加工工艺中的主要在片检测技术,包括芯片表面情况判定、干法刻蚀的监测、等平面工艺的辅助测试、欧姆接触比接触电阻值的测试以及各种中间测试技术。芯片表面情况判定主要通过显微镜观察表面形貌、原子力显微镜测表面均匀性以及扫描电镜观察形貌以及组分分析。干法刻蚀的监测主要通过台阶仪结合椭偏仪实现,即保证了干法刻蚀按预想的深度刻蚀也验证了材料结构的参数。通过TLM图形测试的比接触电阻值可以确保良好的欧姆接触,减小器件的串联电阻,提高器件的电流处理能力,为实现高功率输出奠定基础。通过台阶仪测量和显微镜观察实现的等平面工艺大大提高了器件的性能,微波功率提高30%左右,增益提高1.5 dB以上,功率附加效率提高接近10%。

双极电路欧姆接触问题的工艺分析与解决方案

为解决一种双极集成电路在生产中欧姆接触电阻过大的问题,针对关键工艺进行了统计分析和专项实验,找到了问题的原因和解决方法,对提高大规模集成电路的工艺制造稳定性具有非常重要的意义。

铝基超疏水表面抗结霜特性研究

采用化学刻蚀法,在铝基的表面构建了纳米-微米混合的粗糙结构。化学刻蚀后的粗糙表面经过氟硅烷(FAS)修饰,形成了接触角大于155°的超疏水表面。在过冷环境中,利用加湿器提供微小雾滴进行了铝棒和铝片表面的结霜实验。实验过程中对比了超疏水铝表面、疏水铝表面和普通铝表面上的结霜量。结果表明,超疏水铝表面在抑制结霜方面优于普通铝表面,接触角的大小对抑制结霜也有很大影响,接触角越大抑制效果越明显,并且超疏水铝表面的疏水性能易于恢复。在现实生活中,超疏水表面对于降低输电线缆表面的覆霜积聚速率和重量有重要的意义。

超长钨丝阵列锐化的研究

本文报告了玻璃介质钨丝阵列场发射阴极欧姆接触的三种制造方法，以及场发射尖端阵列的锐化工艺—提拉法和倒提拉法。同时给出了锐化结果的电镜照片。

GaN基蓝光LED关键技术进展

以高亮度GaN基蓝光LED为核心的半导体照明技术对照明领域带来了很大的冲击,并成为目前全球半导体领域研究和投资的热点。本文首先综述了GaN基材料的基本特性,分析了GaN基蓝光LED制程的关键技术如金属有机物气相外延,P型掺杂,欧姆接触,刻蚀工艺,芯片切割技术,介绍了目前各项技术的工艺现状,最后指出了需要改进的问题,展望了末来的研究方向。

碲镉汞p型接触孔湿法腐蚀工艺研究

针对碲镉汞芯片p型接触孔湿法腐蚀工艺进行研究,采用不同条件的湿法腐蚀工艺完成碲镉汞p型接触孔制备,通过扫描电子显微镜和激光扫描显微镜分析腐蚀后的接触孔表面形貌,电学接触性能通过伏安特性曲线表征。实验结果表明,传统湿法腐蚀工艺在碲镉汞芯片接触孔制备过程中存在钻蚀严重和均匀性不好等问题,针对以上问题提出了一种超声辅助湿法腐蚀工艺,制备出形貌及均匀性较好的p型接触孔。

基于金属电极和有机半导体层的制备工艺对有机薄膜晶体管性能的研究

基于聚合物绝缘材料和半导体材料,采用溶液法旋涂工艺制作了有机薄膜晶体管(OTFT),通过不同方法制备有机半导体层、栅极和漏极,以提高有机薄膜晶体管的器件性能。结果表明,有机半导体层是否图形化以及不同金属电极的制备工艺对器件的接触电阻影响明显。有机半导体层图形化后,器件的开关比有较大的提升。采用lift-off工艺,先在聚合物绝缘层材料上对光刻胶图形化,然后利用真空蒸镀法将金属电极蒸镀到绝缘层材料上,最后将器件浸泡在70℃的NMP溶液中约30min,接触电阻约为4.8×107Ω;采用湿刻工艺对蒸镀在绝缘层材料上的金属电极进行处理,接触电阻有明显的下降,约为3.6×106Ω。