陶瓷-金刚石膜复合材料在微电子技术中的应用前景

微电子技术、微电路构装技术、功能材料与器件技术的发展，使器件与电路工作速度不断提高和单位体积内热耗散量大幅度增加．这要求封装基片和构装基板材料具有极高的热导率和较小的介电系数．金刚石热导率高，介电系数低，介电损耗低，热膨胀系数与单晶硅非常接近，是目前电子器件、电路和系统的最理想的封装基片和构装基板．用金刚石膜为基础的复合材料来制备高热导率和低介电常数的基片，是一种性能／价格比非常高的选择．本文综述陶瓷－金刚石膜复合材料在微电子技术中的应用前景．并介绍目前我们的研究现状．

一种简便测定有机电致发光材料能级的电化学方法

有机电致发光材料能带的准确测定对于有机电致发光器件研究至关重要。电化学方法(如循环伏安法)是表征有机材料的HOMO能级的简单而被广泛采用的方法。通常所用循环伏安法存在用料多、数值确定不明显等方面的缺点,因此我们改进了上述方法,将待测定材料在工作电极上成膜,采用线性扫描伏安法直接测定氧化电流起峰位置而得到其HOMO能级。再结合光谱数据就可以计算出材料的LUMO能级。研究表明该方法用料量少、快速、简便。

工艺对0-3复合材料介电和压电性能的影响

作者以ＰＺＴ和ＰＶＤＦ为原料，采用热压和轧膜两种方法制备了０－３压电复合材料．研究了复合材料的极化工艺和制备工艺．实验结果表明：与轧膜法相比，热压法制备的复合材料样品有较高的介电常数ε和压电常数ｄ３３；在人工极化时，与热压法相比，轧膜法制备的样品的最佳极化电场Ｅ，极化温度Ｔ和极化时间ｔ均有较高的值．

稀土离子掺杂氧化镥透明陶瓷材料

研究以Eu3+为代表的稀土离子掺杂氧化镥(Lu2O3)发光粉体的湿化学制备方法,并在此基础上研制了相应的Lu2O3基透明陶瓷材料。以氨水加碳酸氢铵溶液用作复合沉淀剂成功地制备出低团聚、颗粒类乎球形的高烧结活性Lu2O3基纳米发光粉体。采用Fourier红外光谱、差热–热重–质谱联用、X射线衍射和透射电镜等手段研究了粉体制备过程中的物理化学变化过程。在煅烧后获得Lu2O3粉体的晶粒尺寸为30～40nm,比表面积可达18m2/g。该粉体在无需黏结剂或烧结助剂的条件下,经干压等静压成型后于流动H2气氛下经1850℃,6h常压烧结后,可获得具有良好光学透明性的Eu3+掺杂Lu2O3基(Eu:Lu2O3)陶瓷材料,样品的体积密度达理论密度的99.8%,晶粒尺寸为50～60μm。双面抛光1mm厚的Eu3+:Lu2O3陶瓷样品在可见光波段的直线光学透过率可达80%以上,该样品在紫外激发条件下在610nm波长处产生很强的特征发射谱线,是一类有望在射线探测和X光数字成像领域得到应用的高性能探测材料。

Sol-Gel制备Ba_(1-x)Sr_xTiO_3系铁电薄膜的介电、调谐性能

用sol gel工艺制备Ba1-xSrxTiO3系铁电薄膜 ( 1-x= 0 .3,0 .5～ 0 .9)。实验证实 ,在制备溶胶过程中 ,提高加热温度能有效增加BST薄膜的介电调谐百分率。室温下 ,10 0kHz ,各组分薄膜的介电常数 (ε)和介电调谐百分率 (Tunability % )均呈现较高的值。其中 ,Ba0 .8Sr0 .2 TiO3的介电常数和调谐百分率达到最大分别为 :678和 39% ,比国际上同类文献报道的数据高。BST的ε E曲线呈良好的单值函数关系。介电温谱出现明显宽化 ,调谐曲线峰值点对应的温度较居里温度低 2 0～30℃ ,本文并对上述现象作出解释。

CdZnTe核辐射探测器材料与器件研究进展

介绍了CdZnTe晶体作为γ 和X 射线探测器的优点和国内外的研究现状。概括了生长CdZnTe晶体的主要方法及其特点,总结了使用CdZnTe晶体制作的γ 和X 射线探测器的几种主要形式的特点及其应用领域。同时还根据目前的研究情况提出了在CdZnTe晶体生长和器件制作方面存在的问题和解决的方向。

串联2-2复合材料的介电性和压电性

以ＰＺＴ为陶瓷相，以聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ）为聚合物相，采用热压法制备了串联２－２型样品。测试了串联２－２型压电复合材料的介电、压电性能。实验结果表明，串联２－２型复合材料的压电应变系数ｄ３３及介电常数ε均较小；在低频，由于界面极化引起的夹层损耗，其介电损耗ｔｇδ则较大。

Cu/Al_2O_3与Cu/AlN复合陶瓷基板材料制备研究

利用直接敷铜(DBC)技术制备了Cu/Al2O3、Cu/AlN复合陶瓷基板材料。通过机械剥离机和场发射扫描电子显微镜分析了Cu/Al2O3、Cu/AlN复合陶瓷基板材料的结合力、界面微观形貌与元素分布。结果表明,在Cu箔能与Al2O3基板直接结合,而AlN组需要预氧化然后才能与Cu箔紧密结合,Cu箔与Al2O3、预氧化AlN基板间的结合力均超过8N/mm。通过EDS能谱分析,在Cu箔与预氧化AlN基板间出现组分主要为Al2O3和CuAlO2的过渡层。

A夹层石英陶瓷材料的制备

本文采用PVA对造孔剂颗粒与石英颗粒造粒,将过筛后的造粒料颗粒加入到石英料浆中真空混合除泡,采用压力浇注的方法制备了多孔石英陶瓷材料及其部件,探讨了造孔剂含量对多孔石英陶瓷材料性能的影响,分析了影响多孔陶瓷材料整体密度均匀性的因素。结果表明:制备的多孔石英陶瓷材料是一种适合宽频带天线罩的芯层材料。通过真空浸渍工艺制备A夹层石英陶瓷材料及部件,观察了A夹层材料的结合界面形貌,表明多孔芯层与蒙皮通过石英颗粒烧结形成了结合界面,界面结合良好。

Cd在Cd_(0.9)Zn_(0.1)Te晶体中的有效扩散系数与扩散激活能

为了计算Cd在Cd0.9Zn0.1Te(CZT)晶体中的有效扩散系数DCd与扩散激活能QCd,利用Cd在CZT晶体中的扩散特性,设计了在不同Cd压下对CZT的退火实验,推导出了晶体电阻率与Cd有效扩散系数之间的函数关系,经过计算,首次获得了在1073K,973K和873K温度时Cd原子在CZT晶体中的有效扩散系数DCd,分别为1.464×10-10cm2/s,1.085×10-11cm2/s和4.167×10-13cm2/s。将扩散数据经过拟合后得到了Cd原子在CZT晶片中有效扩散系数的表达式:2.33×exp(–2.38eV/kT)(873K^1073K),其中扩散激活能QCd为2.38eV。

硅酸铋体系玻璃的制备和发光性能研究

采用高温熔融法成功制备了组分为x Bi2O3-(100-x)Si O2(x=30~60 mol%)的Bi2O3-Si O2体系透明玻璃,并利用X射线衍射、拉曼光谱(Raman Spectra)、近红外发射光谱和紫外-可见光-近红外透射谱分析了该玻璃体系的网络结构发光特性。系统研究了该玻璃体系的铋硅比、不同熔制温度对其光学特性的影响。

Ca掺杂钨镁酸铅陶瓷材料的制备及其介电性能

研究了Ca掺杂钨镁酸铅 (PMW )陶瓷材料的合成、结构、烧结以及介电性能。结果发现 :在Ca2 + 摩尔分数小于 15 %时 ,能形成单相的PCMW钙钛矿相 ,结构由原来的斜方相向立方相转变。用二步合成法制备的样品容易致密烧结 ,气孔率比一步法制备的样品小。Ca的加入降低了材料的介电损耗 ,在频率为 1MHz时 ,介质损耗达到了 10 - 4 。当Ca2 + 摩尔分数大于 10 %时 ,材料的Curie峰宽化显著 。

制备工艺对0.7CaTiO_3-0.3NdAlO_3材料的影响

用固相反应和熔盐法制备工艺合成了0.7CaTiO3-0.3NdAlO3(CTNA)粉体,研究了制备工艺对CT-NA陶瓷的合成过程和微波介电性能的影响。结果表明,相比于固相反应的长时间合成,熔盐法中,混合粉料在1 200℃2、h下即可合成CTNA单相,样品在1 375℃下可烧结致密,获得的样品具有与固相反应相当的微波介电性能,即介电常数rε=43;品质因数与频率的乘积Q×f=35 736 GHz;频率温度系数τf=1.32×10-6/℃。

无机介质材料的微波介电特性测量

对当前微波介质材料研究中常用的传输线法,空腔微扰法,平行短路板法,谐振腔法,分裂圆柱形谐振腔法等几种有代表性的测试方法作了概括介绍,并对相应的不同测试方法的测试精度及优缺点进行了评价。相对于频域测试,时域测试法具有固有的宽频带、快速以及简便等优点,该方法近来越来越受到重视。

掺钙钨铁酸铅材料的合成及其介电性能

研究了在钨铁酸铅(PFW)中添加Ca2+的合成过程及相应的介电性能。合成方法采用B位先驱体合成法。结果表明最后的产物中存在杂相,并很难消除。材料的介电性能受杂相的影响很大。随着杂相含量的增加,er、tgd 降低及对频率的依赖性变小。在x(Ca2+)为10%时,不同频率的er-q 曲线基本相同。

LaPO4／Y-ZrO2陶瓷复合材料的力学性能和可加工性研究

本文利用电子万能试验机、扫描电子显微镜(SEM)等手段对可切削LaPO4/Y-ZrO2陶瓷复合材料的力学性能、可加工性及其机理进行了研究。结果表明:随着LaPO4含量的增加复合陶瓷的力学性能逐渐下降,可加工性逐渐增加。当LaPO4含量达到30%时,复合陶瓷维持较高的力学性能,其弯曲强度和断裂韧性分别为337.98 MPa和7.2 MPa.m1/2,且具有一定可加工性,其钻削速率为0.014 mm.s-1。当LaPO4含量为50%时复合陶瓷可加工性明显提高,但力学性能下降幅度较大。LaPO4晶粒所具有的层片状断裂性能,强弱界面处裂纹的不连续扩展性及微裂纹扩展出现连通是LaPO4/Y-ZrO2复合陶瓷具有良好的可加工性的主要原因。

分散剂聚合度对纳米氧化铝粉体特性的影响

以不同聚合度的聚乙二醇(PEG)为分散剂,采用沉淀法制备氢氧化铝胶体,胶体经800～1100℃高温煅烧得到纳米氧化铝粉体.对粉体进行了颗粒分布、XRD谱、HRTEM形貌及电子衍射等分析.结果表明分散剂(PEG)的聚合度对纳米氧化铝的粒度分布有着重要的影响.当用PEG2000作分散剂时制备出的粉体颗粒细而均匀,平均粒径为25nm,无明显团聚与颗粒长大现象;经1000℃/2h煅烧已完全转化为α-Al2O3.文章对不同聚合度的分散剂的分散机理进行了讨论.

共沉淀法合成制备Ce^3＋掺杂Lu3Al5O12纳米粉体

用碳酸氢铵作为沉淀剂,将硝酸镥、硝酸铝和硝酸铈配成混合溶液,采用反滴定共沉淀及低温煅烧前驱体的方法制备Lu3A l5O12(Ce)纳米发光粉体.采用热分析(TG-DTA)、傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和光致发光(PL)等分析测试方法对Lu3A l5O12(Ce)粉体制备过程中的物理化学变化及粉体的激发发射发光性能进行了研究.结果表明,采用反滴定共沉淀法制备工艺,经过1000℃煅烧2h,可以得到晶粒尺寸为30nm左右,仅有轻微团聚,单一石榴石相的Lu3A l5O12(Ce)粉体.并且在1000℃处理得到的粉体的光致发光最强.

高分子软模板法自组装生长ZnO纳米线及其光学性能

采用自组装技术，利用均聚极性高分子（聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等）长分子链作为自组装模板在半导体硅衬底上自组装生长出ZnO纳米线。采用扫描电镜（FE-SEM）和透射电镜（HRTEM）对样品的表面形貌和结构分析表征的结果表明，ZnO纳米线直径约50～80nm、长度大于4μm，具有六方纤锌矿单晶结构，且沿c轴方向择优取向生长。采用室温下光致发光（PL）谱和紫外吸收（UV）光谱对制得的ZnO纳米线的光学性能研究表明，其PL光谱上有较强的紫外发射和较弱的蓝光发射，UV吸收光谱表明样品在紫外区有强的宽带吸收，且随着纳米线粒径的减小，吸收峰出现了蓝移现象。研究探讨了高分子诱导ZnO纳米线自组装定向生长机制、发光机理及其与工艺条件的内在联系。

纳米金刚石薄膜的光学性能研究

用热丝化学气相(HFCVD)法在硅衬底上制备了表面光滑、晶粒致密均匀的纳米金刚石薄膜,用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观测薄膜的表面形貌和粗糙度,拉曼光谱表征膜层结构,紫外-可见光分光光度计测量其光透过率,并用椭圆偏振仪测试、建模、拟合获得了表征薄膜光学性质的n,k值.结果表明薄膜的晶粒尺寸在100nm以下,表面粗糙度仅为21nm;厚度为3.26(m薄膜在632.8nm波长处的透过率为25%,1100nm波长处达到50%.采用直接光跃迁机制估算得到纳米金刚石薄膜的光学能隙(Eg)为4.3 eV.