GaAs/Si晶圆片键合偏差及影响因素研究

针对化合物半导体与Si基晶圆异质集成中的热失配问题,利用有限元分析方法开展GaAs半导体与Si晶片键合匹配偏差及影响因素研究,建立了101.6 mm(4英寸)GaAs/Si晶圆片键合匹配偏差评估的三维仿真模型,研究了不同键合结构和工艺对GaAs/Si晶圆级键合匹配的影响,系统分析了键合温度、键合压力、键合介质厚度及摩擦特性等因素对键合偏差影响的规律。结果表明,键合压力和键合层摩擦系数对键合偏差的影响极大,并通过对上述因素的优化,其匹配偏差可控制到3μm以内。     

有机-无机杂化纳米复合材料PMMA/TiO2的制备及性能研究

本文对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和纳米TiO2复合材料的制备工艺与光学性质进行了研究.利用XRD、SEM、红外光谱、紫外可见光谱、热重等对纳米颗粒及复合材料进行了表征.结果表明:TiO2纳米颗粒经偶联处理后结构没有明显变化,其红外特征峰均发生了红移,PMMA热分解温度随TiO2加入量增大而提高,PMMA/TiO2纳米复合材料在可见光区透过率随TiO2加入量增大而迅速降低.     

微波等离子体化学气相沉积法合成高导热金刚石材料及器件应用进展

随着第3代半导体的应用,电子器件向高功率、小型化发展,由此带来的“热”问题逐渐凸显,金刚石由于其超高的热导率及稳定的性质,被认为是最优的散热材料之一。简要介绍了微波等离子体化学气相沉积装备的原理及发展历程,对比分析了不同种类生长设备的差异,对单晶、多晶及纳米晶金刚石在器件散热应用中的现状进行总结,结合第3代半导体总结了金刚石增强散热产业化过程中将面临的性能与尺寸方面的瓶颈问题及金刚石材料“大、纯、快”的发展方向,并对散热应用的未来研究方向做出展望。     

基于片内热管理应用的碳化硅深孔刻蚀研究

针对传统SiC衬底GaN器件高功率密度工作时的热积累问题,开展基于芯片内部嵌入高热导率材料的GaN器件芯片级热管理技术研究。在实现工艺兼容性的基础上,采用反应离子刻蚀技术对GaN器件有源区下端的SiC衬底进行深孔刻蚀工艺研究,系统地分析了刻蚀气体、射频功率及腔室压强等工艺参数对刻蚀速率的影响,并结合能谱对刻蚀表面的质量和损伤进行分析。实验发现射频功率仅能影响刻蚀速率,而刻蚀气体和压强不仅影响其刻蚀速率,还影响其刻蚀表面质量。最终提出了一种基于反应离子刻蚀技术的SiC深孔刻蚀方法,对器件热管理和SiC深孔刻蚀技术具有重要的指导意义。     

硅基氮化镓异质结材料与多晶金刚石集成生长研究

在50.8 mm(2英寸)硅基氮化镓异质结半导体材料上采用低压等离子体化学气相沉积方法淀积100 nm厚度的氮化硅材料,然后采用微波等离子体化学气相沉积设备在氮化硅层上方实现多晶金刚石材料的外延生长。采用氮化硅作为过渡层和保护层有效调控了材料应力,保护了氮化镓基材料在多晶外延过程中被氢等离子体刻蚀,使得外延前后氮化物异质结材料特性未发生明显退化。透射电子显微镜测试结果显示,样品具有良好的界面且在金刚石的晶界上存在非金刚石相。本次研究成功实现了氮化镓金刚石的异质集成生长,这对采用金刚石解决氮化镓基HEMT器件的散热问题具有重要意义。     

α-Al_2O_3单晶的中子辐照效应研究

选用能量为0.1～500 MeV、总注量为1.0×10~(18) neutron/cm~2的快中子对α-Al_2O_3单晶进行辐照.采用吸收光谱和荧光光谱研究了α-Al_2O_3单晶经辐照后的缺陷形成及光学性能变化.α-Al_2O_3单晶经快中子辐照后出现着色现象,在206、228及256 nm等处出现吸收峰.荧光光谱出现了326、331及379 nm等荧光吸收峰值.分析表明,中子辐照在α-Al_2O_3单晶中产生了F~+、F_2及F_3~+等色心类型,该类吸收色心起源于α-Al_2O_3单晶中氧空位,并计算了辐照退火前后的色心浓度N.正电子湮没寿命结果表明,经快中子辐照后,α-Al_2O_3单晶产生单空位及多空位,且多空位浓度增大幅度比单空位的增大幅度大.     

基于拓扑聚合的输电断面辨识方法与断面传输极限的研究

国内外多次发生的大停电事故表明输电断面是大规模互联电网的薄弱环节。快速搜索出电网关键输电断面并计算出断面极限传输功率,有利于调度部门及时调整运行方式,避免电网发生大面积停电事故。提出利用电网拓扑聚合算法对电网关键输电断面进行搜索。通过对电网邻接矩阵进行简单的矩阵变换操作,将拓扑中临近节点聚合到邻接矩阵的主对角线附近。直接在变换后的邻接矩阵上对电网输电断面进行快速搜索,然后通过潮流分布因子来辨识关键输电断面。利用磷虾群优化算法构造电网关键输电断面极限传输功率的优化模型,准确计算断面极限传输功率。IEEE14节点系统和IEEE39节点测试系统验证了所提方法的有效性。     

基于金刚石钝化散热的栅区微纳尺度刻蚀研究

片内热积累效应严重制约GaN器件向高功率密度应用发展,金刚石钝化散热结构的GaN器件热管控技术已成为目前研究重点,而金刚石栅区高精度刻蚀和控制是实现该热管理技术应用的关键工艺难点。因此,本文采用电感耦合等离子体（ICP）刻蚀技术,以氮化硅作为刻蚀掩膜,对纳米金刚石薄膜进行栅区微纳尺度刻蚀工艺研究,系统分析了刻蚀气体、组分占比、射频功率等工艺参数对刻蚀速率的影响。结果表明,ICP源功率与氧气流量对刻蚀速率有增强作用,Ar与CF₄的加入对刻蚀过程具有调控作用。最终提出了基于等离子体刻蚀技术的高精度微纳尺度金刚石钝化薄膜刻蚀方法,对金刚石集成GaN器件热管理和金刚石高精度刻蚀技术具有重要的指导意义。     

导热金刚石同大尺寸芯片的低温烧结银连接工艺

通过高导热银浆实现了连接大面积(>100 mm²)半导体硅片和金刚石的低温低压烧结技术。通过对金刚石表面镀覆金属薄膜,增强同烧结银界面处固态原子扩散,开发了商用烧结银膏在200℃下低温烧结工艺,得到金刚石-硅的均匀连接界面,计算得到孔隙率约为9.88%,中间烧结银层等效热阻约为1.38×10^-5m²·K/W。     

蓝宝石强化研究进展

蓝宝石窗罩在气动热效应作用下易产生破裂,使其结构/功能失效.提高蓝宝石高温强度可有效抑制其高温断裂行为.结合国内外研究成果,从蓝宝石高温失效机理、蓝宝石高温强度表征新方法和蓝宝石强化方法等方面,综合评述了蓝宝石强化研究领域的最新成果,其中重点介绍了蓝宝石强化的研究进展,最后指出了我国蓝宝石强化研究的努力方向.