SOG技术及其新进展

SOG材料与传统SOI材料一样，拥有许多优良的电学性能，例如SOG电路具有高开关速度、高密度、低压和低功耗等优点。同时由于SOG材料具有突出的光电性能，在太阳能电池和液晶显示器等光电设备中也有着广泛的应用，引起了人们越来越广泛的关注。本文综述了SOG材料的特点和应用，着重介绍了SOG材料的各种制备方法和新进展。     

功能陶瓷（玻璃）与金属材料阳极键合的机理研究及应用进展

阐述了功能陶瓷、玻璃等无机非金属材料与金属及半导体材料进行阳极键合的键合机理、在MEMS中的应用及其发展前景；列举了阳极键合在MEMS生产过程中的一些最新应用实例；指出了其在MEMS的生产制造过程中存在的一些问题及今后的研究方向。     

三维相变存储阵列驱动二极管的制备研究

结合新一代高集成度三维集成电路和新型相变存储技术,以三维相变存储单元阵列的实现为目标,进行了用于存储单元的驱动和开关作用的二极管阵列的制备实验。在借助低温等离子体活化键合技术获得了良好的键合界面之后,利用智能剥离法成功转移了单晶PN结二极管层到含有金属W电极阵列的基片上,并制备了垂直二极管阵列。经过聚焦离子束加工和电镜观察得知基片上小型W电极与转移来的PN结构Si层接触良好,测试得到了标准的二极管特性曲线,开关比达到4个数量级。不过实验制备的二极管漏电流较大,开关比偏低,这些问题还需要在将来实验环境的改进和工艺的优化中得到解决。     

功能陶瓷(玻璃)与金属材料阳极键合的机理研究及应用进展

阐述了功能陶瓷、玻璃等无机非金属材料与金属及半导体材料进行阳极键合的键合机理、在MEMS中的应用及其发展前景;列举了阳极键合在MEMS生产过程中的一些最新应用实例;指出了其在MEMS的生产制造过程中存在的一些问题及今后的研究方向.     

用smart-cut方法制备GOI材料及研究

研究了氢离子注入后锗表面的剥离情况,观察发现其表面剥离的情况与Si相比有明显不同,H 注入后形成的微气泡层并没有导致Ge表面形成类似砂眼的凹坑,而是整个表层薄膜受H 膨胀压力导致其全部脱落.利用特殊的Ge的清洗工艺,完成了注H 的Ge片与热生长SiO2片的键合,通过热处理完成SiO2上的Ge薄膜转移,形成了GOI(Germanium-on-insulator)结构.采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、以及X射线四晶衍射对GOI的微结构进行了表征和分析.研究表明,获得的GOI中顶层Ge具有较好的晶体质量,锗和二氧化硅埋层界面陡直.     

铝与玻璃的多层键合

铝与功能玻璃的阳极键合技术以其显著的特点:焊接温度低(低于材料的软化温度),工件变形小,工艺过程简单,使得由于热膨胀而带来的材料热物理性能不匹配问题得以缓解,是自动化工业、生物医药应用、太阳能电池板及航天航空工业领域的特殊器件生产的关键技术之一。本文简要介绍了铝与玻璃多层阳极键合的工艺,分析了阳极键合的机理:离子扩散和阳极氧化是实现键合的主要原因。     

无机层状化合物的剥离技术及应用研究

从无机层状化合物构造出发,描述了不同电性无机层状化合物的结构和剥离方法.在此基础上着重介绍了层状锰氧化物的剥离过程,并利用剥离/重组技术成功合成了一系列纳米级锰氧化物功能材料,所合成的纳米级锰氧化物功能材料期待在选择性吸附剂、选择性催化剂及锂离子二次电池正极材料等方面得到广泛应用.     

智能三维超疏水材料的制备及其应用研究

通过在三聚氰胺海绵(MS)上原位合成BiOBr晶体,再修饰具有pH响应能力的十二烷二羧酸(DDA)及疏水性月桂酸(LA),设计合成可用于复杂体系中的油水分离,并具有光催化降解能力的智能超润湿性S-3D-BiOBr@MS材料。通过选择性吸附、连续油水分离、机械稳定性和循环实验,以及光催化降解实验,证明材料具有良好的油水分离和循环使用能力,以及光降解水中污染物的能力,优异的多功能性能使其在油水分离及废水净化等领域具有良好的发展前景。     

智能超材料研究与进展

本文以智能超材料关键技术为主线,基础研究和新产品研发为辅,简要论述近年来智能超材料的发展现状和趋势。根据智能超材料所调控激元的不同,可分为智能电磁超材料,智能机械超材料,智能热学超材料,智能耦合超材料,此外两项关键技术为智能超材料新型设计与仿真技术和材料制备技术与材料基因工程。这些智能超材料在科学基础研究方面涉及超材料中多物理场耦合机制,新型人工原子与人工分子设计,超材料与自然材料的融合,超材料可调性探索和新型传感型超材料机制探求。基础研发和技术拓展将推进智能超材料施展到更加广泛的应用领域,如微型天线及无线互联,光电磁隐身,医学图像上用的完美成像,航空航天和交通车辆所用的智能蒙皮,精密仪器制程与片上实验室集成型超材料等。基于上述国内外智能超材料研究的发展趋势,本文进行了系统性的分类厘清,并分析了其研究现状,给出了我国智能超材料发展的美好愿景。     

智能高分子材料的研究进展

综述了智能高分子在各个领域的研究及应用进展,并进一步阐述了高分子智能化的应用前景。     

Separation of silicon wafers by the smart-cut method

Great efforts have been made for many years to develop methods of achieving thin monocrystalline layers of semiconductor material. The Smart-Cut^® process is presented here, a generic process enabling practically any type of monocrystalline layer to be achieved on any type of support. The Smart-Cut^® process is based on proton implantation and wafer bonding. Proton implantation enables delamination of a thin layer from a thick substrate to be achieved whereas the wafer bonding technique enables different multilayer structures to be achieved by transferring the delaminated layer onto a second substrate. The physical mechanisms involved in the delamination process are discussed based on the study of proton-induced microcavity formation during implantation and growth during annealing. It is shown that this industrially economic process is particularly well suited to achieving very high-quality SOI material. Other examples of industrially developed applications of the process are also given.     

硼硅玻璃与硅阳极键合界面形成机理分析

对硼硅玻璃与硅进行了阳极键合实验,通过扫描电镜对键合界面的微观结构进行分析表明:玻璃/硅的键合界面有明显的中间过渡层生成;分析认为电场力作用下玻璃耗尽层中的氧负离子向界面迁移扩散并与硅发生氧化反应是形成中间过渡层的主要原因,而界面过渡层的形成是硅/玻璃界面键合实现永久连接的直接原因.     

由多孔型阳极氧化铝制备纳米氧化铝纤维

利用磷酸溶液浸渍具有独特的六边形结构和组成的多孔型阳极氧化铝(PAAO), 获得了带状、棒状、管状等不同形貌的纳米氧化铝纤维. 用扫描电镜(SEM)、能谱仪和透射电镜(TEM)等手段对其形貌和组成进行了分析. 结果表明, 纳米氧化铝纤维是在阳极氧化铝的多孔层形成的, 且在浸渍过程中阻挡层和多孔层表现出完全不同的溶解趋势. PAAO孔壁的特殊结构和组成上的差异造成的择优溶解是不同形貌纳米氧化铝纤维形成的主要原因.     

Surface blistering of low-temperature annealed hydrogen and helium co-implanted silicon and its application to splitting of bonded wafer substrates

Applications involving transfer of pre-processed silicon layers to substrates of different material often requires a restricted thermal budget. In the case of thermal splitting of hydrogen and helium implanted bonded wafer substrates this can mean restricting temperatures within the range 250-400 °C depending on application. The present study investigates the phenomenon of blistering of implanted substrates as a precursor to thermal splitting following annealing over this temperature range. Optical microscopy was used to detect blister initiation temperature and TEM to show details of sub-surface processes. Results showed that plots of Ln(time) v. blister initiation temperature consisted of several straight-line regions yielding an activation energy for each region. TEM showed strain lines extending to the surface and the development of voiding at the platelet line and between the platelet line and sample surface. The results suggest that the movement of He and its interaction with vacancy complexes plays an important role during annealing. Hydrogen and helium co-implanted silicon wafers bonded to oxide-coated silicon wafers were thermally split at a temperatures between 280 and 300 °C yielding a pinhole-free silicon-on-oxide (SOI), layer of about 460 nm with an RMS roughness measured by AFM in the range 3-6 nm rms.     

微静电陀螺仪的结构设计与工艺实现

为了探索微机械陀螺突破精度极限的新途径,设计了一种基于环形转子、体硅加工工艺、转子5自由度悬浮的硅微静电陀螺仪.采用玻璃-硅-玻璃键合的三明治式微陀螺结构,提出了包括双边光刻、反应离子刻蚀(RIE)、电感耦合等离子体(ICP)刻蚀、玻-硅静电键合、硅片减薄、多层金属溅射等关键工艺的加工路线.在工艺设计中采用铝牺牲层对转子进行约束,在第2次玻-硅键合后再通过湿法去除牺牲层,以得到可自由活动的转子.基于提出的体硅工艺路线,成功加工出了微陀螺敏感结构,并完成了转子5自由度悬浮和加转实验,测试结果表明大气环境下转子转速可达73.3 r/min.     

Fabrication of silicon based glass fibres for optical communication

Silicon based glass fibres are fabricated by conventional fibre drawing process. First, preform fabrication is carried out by means of conventional MCVD technique by using various dopants such as SiCl₄, GeCl₄, POCl₃, and FeCl₃. The chemicals are used in such a way that step index single mode fibre can be drawn. The fibre drawing process consists of various steps such as heating the preform at elevated temperature, diameter monitor, primary and secondary coating, and ultra violet radiation curing. The fibres are then characterized for their geometrical and optical properties. The drawn fibre has diameter of core and cladding to be 8.3 μm and 124.31 μm, respectively whereas non-circularity is found to be 4.17% for core and 0.26% for cladding as seen from phase plot. Mode field diameter is found to be 8.9 μm and 9.2 μm using Peterman II and Gaussian method, respectively. The fabricated fibres showed the signal attenuation of 0.35 dB/km and 0.20 dB/km for 1310 nm and 1550 nm, respectively as measured by the optical time domain reflectometer (OTDR).     

两步阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝膜

直流恒压下,在酸性溶液中对铝实施两步阳极氧化制备了多孔氧化铝膜。采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对制备的多孔氧化铝膜进行形貌分析,孔径在纳米级且孔分布具有高度均匀性。采用SEM对试样进行观察,分析了工艺对多孔氧化铝膜形貌的影响。利用阳极氧化初期电流密度的变化并结合阳极氧化过程中的试样的SEM照片,分析了多孔氧化铝膜的形成机理。     

阳极连接中碱金属双离子迁移模型

在假设玻璃中仅有两种可动碱金属离子的情况下，提出了一个金属—玻璃电场辅助阳极连接模型。根据该模型，玻璃中Na和K耗尽层厚度在演化过程中成比例，它们的演化规律决定于耗尽层迫上的负电荷层。数据拟合结果表明，文献^[4]报道中的Na和K耗尽层厚度与连接时间的关系可用时间的对数函数很好地描述。K富集层起因于K^ 离子的中和，Na耗尽层边上的负电荷产生的电场引起了实验中测得K^ 离子跃迁激活能与Na^ 离子的激活能几乎相等。阳极连接过程中不存在稳态，总可观测到微小电流，该电流仍源于离子电导。     

草酸溶液中制备大孔间距的通孔PAA模板

为了制备规则有序、大孔间距的多孔阳极氧化铝(PAA)模板,通过在传统的草酸溶液中添加乙醇以及阶梯升压的方法,使草酸溶液的耐压从原来的40V左右提高至150V,制备了大孔径(约200nm)、大孔间距(约350nm)的有序PAA模板。详细研究了这种高电压氧化得到的具有较厚阻挡层PAA模板的通孔工艺,实验结果表明,在5%(质量分数)磷酸水溶液中30℃下浸泡180min,可以得到有序的PAA通孔模板,首次计算了阻挡层的减薄速率为约1.26nm/min。