溅射功率对磁控溅射钽铬合金薄膜的影响

利用双靶磁控溅射技术,通过固定铬靶的直流功率,改变钽靶的射频功率,在CrNi3MoVA钢表面制备钽铬合金薄膜,探究溅射功率对钽铬合金薄膜的性能影响。利用扫描电镜/能谱仪和X射线衍射仪分析不同功率(80~120 W)条件下钽铬合金薄膜的沉积速率和物相组成,通过纳米压痕仪和电化学工作站测试薄膜的力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,随着溅射功率增大,薄膜中钽元素含量增加,薄膜整体衍射峰强度增强。钽靶溅射功率为90 W时,薄膜拥有最高的硬度(16.45 GPa)、模量(238.4 GPa)和较佳的弹塑性。当钽靶功率为120 W时,薄膜的腐蚀电流为0.99μA·cm^(-2),耐蚀性最佳。

星用微波集成电路TaN薄膜电阻的功率耐受值研究

氮化钽(tantalum nitride,TaN)薄膜电阻电路是星载放大器、功分器等典型产品中必不可少的组成部分。在较大功率信号施加的条件下,TaN埋嵌电阻部位热效应较强,出现电路失效或烧毁的可能性也较其他部位大。星载微波单机应用环境条件恶劣,对于薄膜电阻的应用可靠性要求极高,常规侧重高温工况,热处理等条件下的氮化钽电阻功率耐受性研究无法得到实际星载应用工况中氮化钽电阻的功率特性,势必需要通过模拟实际应用工况和边界条件,通过设计制作氧化铝基板上不同尺寸TaN薄膜电阻样件,测量在施加不同电流的工况下电阻表面和电阻电极的温度,并根据电阻表面最大允许温升对应的电流,计算出可耐受的最大功率,完成了TaN薄膜电阻的功率耐受性研究。研究结果表明,在基板厚度一定时,随着电阻面积增大,薄膜电阻耐受功率呈增大趋势;较大尺寸薄膜电阻的功率耐受随着基板厚度的增加而降低。此研究结果对后续优化星用微波电路设计,提高宇航微波产品应用可靠性,减少不必要的设计冗余,有重要意义。

金属Ta缓冲层上生长微晶Si薄膜的结晶性研究

利用射频磁控溅射技术,在生长了Ta缓冲层的石英玻璃衬底上采用不同溅射功率下制备了一系列的硅薄膜样品,用拉曼光谱和X射线衍射表征了薄膜的结晶性随溅射功率的变化情况。实验结果表明:随着溅射功率的增加,薄膜逐渐由非晶向微晶过渡,晶粒沿Si(311)面呈柱状生长,功率升高到80W时薄膜的晶化率达到75.4%,薄膜为典型的微晶结构。继续增加功率,薄膜的结晶性变差,晶化率下降,在60～120W之间存在一个优化理想的射频溅射功率,在此功率下生长的薄膜样品的结晶性最高。本文还尝试解释了Ta缓冲层在Si晶化过程中的作用。

Ta/Al合金薄膜中功率衰减器的研究

介绍了一种用于微波电路的中功率薄膜衰减器。该衰减器是由铝原子含量为50％的Ta/Al合金薄膜制成。其性能优良。

基于微系统IPD工艺的功分网络制造技术

集成无源器件(Integrated Passive Device,IPD)具有高集成度、高精度、高可靠性的优势,在射频微波领域极具应用前景,但薄膜多层电路及高精度电阻制作是限制其广泛应用的关键问题。文中基于IPD技术设计制作了毫米波Wilkinson带状线功率分配/合成器,通过薄膜多层技术实现了2层苯并环丁烯(BCB)介质、3层布线的多层结构,最小线宽和线距皆为20μm。通过反应磁控溅射方法在BCB介质表面制备了50Ω/□和100Ω/□的TaN高精度薄膜电阻。片上集成的功分网络的工作频率为30-40 GHz,频带内各个端口的回波损耗为-15dB,插入损耗为(4.6±0.2)dB。该研究突破了硅基薄膜多层高密度布线技术,制作了功分器并对其进行了测试,为射频微系统无源网络一体化集成提供了有效的解决方案。

感应等离子制备喷涂靶材用球化钽粉工艺研究

采用感应等离子技术对喷涂靶材用钽粉进行球化处理,以不规则冶金级钽粉为实验原料,研究了等离子气体流量、等离子功率、载气流量和送粉速率对钽粉球化率的影响。使用扫描电子显微镜(SEM)对粉末形貌进行表征,并采用Image J软件图像处理与分析方法进行粉末球化率测试。结果表明,感应等离子工艺参数的变化可以显著改变粉体球化率,当使用气体流量适当增加、等离子功率增加、载气流量适当降低、送粉速率降低时有利于粉末化率的提高,当优选的球化工艺为氢气流量PG3、等离子功率15 kW、载气流量CG3、送粉速率FR2时,可得到高品质球形钽粉。

核电用新型镍基合金焊丝熔敷金属组织研究

采用OM、SEM、EDS等方法针对试制的新型镍基合金焊丝GTAW熔敷金属开展组织、凝固偏析行为等研究,结果表明:1#、2#焊丝熔敷金属金相组织较为相似,主要为柱状晶,在枝晶间存在偏析区域,不同的是2#焊丝熔敷中未发现Laves相+γ共晶组织;Nb、Ta、Mo的初凝平衡分配系数小于1,在结晶过程中更倾向于分配在残余液相,Fe的初凝平衡分配系数大于1,倾向于分配在固相中,Ni、Cr基本为固液平均分配;2#焊丝中Ta加入对各元素的初凝平衡分配系数影响不明显,但对组织有显著影响,避免了低熔点Laves相+γ共晶组织的形成,减小了熔敷金属的结晶温度区间。

真空高温垂熔炉自动升温控制的设计改进及实践

针对高熔点金属钽、铌提纯致密化的常用设备真空高温垂熔炉的工艺温度精确控制的问题,通过智能仪表的恒功率控制的方法,以加在炉内钽、铌坯料上的加热功率为控制对象,实现钽、铌坯料在炉内烧结温度及升温速率的自动控制,使钽、铌坯料的烧结产品的纯度、晶粒组织及密度都大大提高。

一种基于电化学蚀刻钽电解电容器箔提高电容的制备方法

钽电解电容器具有较高的电容密度和超高的可靠性,因此被广泛应用于各高精尖领域。然而传统钽电解电容器阳极是利用钽粉烧结工艺制作而成,这种制备工艺存在形成的孔洞无序不均匀,烧结难度大等缺点,使得内部孔洞小,阴极材料难以渗入,无法实现大电容量和耐高电压。本文针对以上问题,提出一种新型的制备方法。实验研究了脉冲直流电源蚀刻钽电解电容器箔的方法,获得了较高的表面积放大效果。系统研究了电解液组成和电源参数对钽箔蚀刻的影响,并筛选出最佳实验条件。在最佳条件下,90 V化成后,比电容达59.54 nF/mm2,较光箔电容量提高了3.2倍。该方法能够有效提高钽电解电容器的比电容量,在高电压化成下达到较高。

低损耗1080 nm高功率激光高反膜元件的研制

针对1 080 nm连续激光光学系统中反射镜的需求,设计了低损耗高反膜膜系,优化了膜系中的电场分布,对高反膜元件工艺体系进行了控制。采用离子束溅射工艺,成功地在超光滑石英玻璃基底上研制出了Ta2O5/SiO2体系高反膜,对所获得的高反膜元件表面粗糙度、光学性能及抗激光损伤能力进行了讨论与分析。结果表明:研制的低损耗1 080 nm高功率激光高反膜元件表面粗糙度达到0.115 nm,在1 064 nm处吸收和散射损耗之和约17ppm,可承受500 kW/cm2的激光辐照而不损伤,工艺技术应用前景良好。

ICP-AES法测定钽粉中8种杂质元素

采用电感耦合等离子发射光谱法测定钽粉中Fe,Ni,Cr,Nb,Mo,Mn,Mg,Ti 8种杂质元素的含量,选择了仪器的最佳工作条件和元素的最佳测量波长。方法的检出限为0.015～2.742μg·g-1,标准加入回收率为88.20%～102.95%,样品平行测定结果的相对标准偏差RSD<10%。