化学机械抛光作用与单晶基片超光滑表面的获取

单晶基片的表面光洁度指标是影响后续薄膜生长质量的重要因素.本文通过对比实验的方法,就采用CMP(chemical mechanical polish)工艺获取超光滑单晶基片做了深入的观察研究,并通过AFM(atomicforce microscope)的最终检测结果给出具有说服力的结论.     

提拉法制备铜单晶基片的化学机械抛光研究

采用提拉法成功制备出高纯铜(Cu)单晶,最大尺寸为φ15 mm×60 mm.采用化学机械抛光(CMP)方法对Cu单晶基片进行抛光,借助光学显微镜、表面轮廓仪和扫描探针显微镜分析了基片表面形貌、表面粗糙度与表面均匀性,并探讨了抛光压力、表面活性剂和抛光垫对基片表面抛光的影响,结果表明:采用CMP加工后的铜单晶基片表面无宏观划痕、加工均匀性好,基片表面粗糙度Ra为0.921 nm.     

LBO晶体超光滑表面抛光机理

胶体SiO2抛光LBO晶体获得无损伤的超光滑表面,结合前人对抛光机理的认识,探讨了超光滑表面抛光的材料去除机理,分析了化学机械抛光中的原子级材料去除机理.在此基础上,对胶体SiO2抛光LBO晶体表面材料去除机理和超光滑表面的形成进行了详细的描述,研究抛光液的pH值与材料去除率和表面粗糙度的关系.LBO晶体超光滑表面抛光的材料去除机理是抛光液与晶体表面的活泼原子层发生化学反应形成过渡的软质层,软质层在磨料和抛光盘的作用下很容易被无损伤的去除.酸性条件下,随抛光液pH值的减小抛光材料的去除率增大;抛光液pH值为4时,获得最好的表面粗糙度.     

Ar和H2气氛退火CdZnTe表面的XPS研究

对CZT晶体进行了相同温度条件下Ar和H2气氛退火实验研究.利用XPS的离子溅射深度剖析对比分析了退火前和不同气氛退火后CZT晶体表面成分和价态的变化,并以上述变化为依据,推测了退火前CZT晶体的表面结构和成分以及退火过程中气体与CZT晶体表面发生的化学反应.结果表明,相比Ar气氛退火,H2气氛退火后因为TeO2和富Te层会先后和H2发生化学反应而大量减少,可以有效地去除TeO2和富Te层,增大H与CZT的接触面积,促进H与CZT的进一步反应.     

钛酸锶单晶体生长工艺研究

使用数控焰熔法晶体生长炉生长钛酸锶单晶体,研究了气体参数、生长速度和退火工艺参数对晶体生长的影响.在氢氧比为2.5,等径生长速度保持在10 mm·h-1,生长出了直径26 mm、等径长度20 mm、总长40 mm的钛酸锶单晶体,然后经过1550℃ ×72 h+1000℃ ×20 h+600℃ ×24 h的退火,消除钛酸锶单晶体的热应力和氧空位,得到完整的高品质的单晶体.偏光显微镜测试表明,晶体具有很好的完整性.     

硒化锌的化学机械抛光研究

采用化学机械抛光(CMP)的方法,自制抛光液作为研磨介质,对(50×50×1.5)mm3硒化锌(ZnSe)晶片抛光.通过分析抛光液的pH值、抛光盘转速、抛光液的磨料浓度、压力、抛光时间和抛光液流量等参数对CMP的影响,组合出最佳工艺参数,并通过原子力显微镜和平晶测试方法对最佳工艺参数获得的ZnSe晶片进行测试,实验结果显示,ZnSe晶片抛光后的表面粗糙度Ra为0.578 nm,平面面形误差小于1.8 μm.     

钛酸锶钡纳米管阵列薄膜的水热合成及其性能研究

以阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列为模板,结合水热法制备了钛酸锶钡纳米管阵列薄膜.讨论了Ba1-xSrxTiO3纳米管阵列薄膜的结构、形貌和电学性能.用X射线衍射仪表征其晶体结构;扫描电子显微镜观察其表面及断口形貌;以及用宽频介电阻抗谱仪测试其介电性能.结果表明:在较为温和的条件下用水热法制备了立方相及四方相的Ba1-xSrxTiO3纳米管阵列薄膜;纳米管孔径在65～ 80 nm之间,薄膜厚度可达10 μm以上;经热处理之后的薄膜样品在1 kHz介电常数可达338,介电损耗为0.46.     

硬脆晶体基片化学机械抛光材料去除非均匀性形成机制研究

本文主要对基片内材料去除非均匀性的形成机理进行了深入的研究;首先分析了化学机械抛光(CMP)时抛光机运动参数对硅片表面上相对速度分布非均匀性、摩擦力分布非均匀性、接触压力分布非均匀性及磨粒运动轨迹密度分布非均匀性的影响规律,然后进行了基片内材料去除非均匀性实验,通过实验得出了抛光机运动参数对基片表面材料去除非均匀性的影响;通过比较理论分析与实验结果,基片表面上相对速度分布非均匀性、摩擦力分布非均匀性及接触压力分布非均匀性随转速的变化趋势与基片表面材料去除非均匀性的实验结果的曲线性质不匹配,而只有抛光液中的磨粒在基片表面的运动轨迹分布密度非均匀性与基片表面材料去除非均匀性的实验结果曲线趋势相同;研究结果表明,基片表面材料去除非均匀性是由磨粒在基片表面上的运动轨迹分布密度非均匀性造成的,充分说明了基片表面材料去除的机械作用主要是磨粒的机械作用.     

阳离子表面活性剂对A向蓝宝石晶片化学机械抛光效率的影响

为了探究阳离子表面活性剂对A向(1120)蓝宝石晶片化学机械抛光效率的影响,采用失重法计算蓝宝石的材料去除率(MRR)、原子力显微镜观察抛光后蓝宝石晶片表面粗糙度(Ra).结果表明:纯二氧化硅磨粒抛光液中,蓝宝石晶片的MRR在pH8时最优(MRR=1984/h),此时Ra为0.867 nm;添加一定浓度的阳离子表面活性剂可以提高蓝宝石晶片的抛光效率,其MRR在pH =9时达到最大(MRR=2366 nm/h),此时Ra =0.810 nm.通过粒径和Zeta电位分析,阳离子表面活性剂改变了二氧化硅磨粒表面的Zeta电位值,进而改变了磨粒与磨粒及磨粒与蓝宝石晶片的作用力,且在碱性条件下可以获得较高的MRR.     

Fenton试剂对碳纳米管表面改性研究

利用Fenton试剂对碳纳米管进行表面改性,研究了Fenton, Fenton/超声波(US)以及Fenton/紫外线(UV)对碳纳米管表面的影响,并探讨了Fenton试剂与碳纳米管的作用机理.用热重分析(TGA)来观察纯化前后碳纳米管的纯度,用红外光谱(FTIR)分析碳纳米管表面官能团的变化,用透射电镜(TEM)对碳纳米管微观结构进行分析.结果表明:Fenton/UV反应能够在碳纳米管表面引入大量羟基以及少量的羧基,且不会较大程度地损坏碳纳米管的结构;机理分析表明, Fenton试剂主要是利用Fenton反应产生的羟基自由基(HO·)对碳纳米管的不饱和键进行羟基化加成.     

含氧空位SrTiO3晶体电子结构研究

运用CRYSTAL-09软件计算得到了完整和含氧空位的SrTiO3晶体的电子态密度分布、能带结构和电荷密度分布。本文先通过分析完整SrTiO3晶体的电子结构,确定晶体化学键的组成。通过分析含氧空位的SrTiO3晶体的电子结构,发现禁带中出现一条新的缺陷带,缺陷带属于Σ轨道。通过缺陷能级的分析,结果表明SrTiO3晶体中2.4 eV的发光带可能是由Σ*-Σ之间的跃迁产生。     

Hydrothermal epitaxy of BiFeO3 films on SrTiO3 substrates

Epitaxial multiferroic BiFeO₃ thin films were grown on SrTiO₃ substrates by the hydrothermal method at 200 °C in aqueous solutions of 6–12 M KOH. Films grown at 9 M were the most coalesced with a dense and island-like morphology. It was also the most well aligned film with a full width at half maximum of 0.436. Irrespective of whether the substrates for the 9 M KOH condition were in the face-up and face-down configuration, all films grew epitaxially in the [100] directions. However, films grown in the face-up configuration contained BiFeO₃ nanoparticles on the film surfaces.     

SiC晶片不同晶面的CMP抛光效果对比研究

化学机械抛光(CMP)已被认为是目前实现SiC晶片全局平坦化和超光滑无损伤纳米级表面的最有效加工方法之一,然而SiC晶片的化学氧化反应受其表面极性的强烈影响,从而导致其不同晶面表面原子在CMP过程中的可氧化性以及氧化产物去除的难易程度存在差异.采用K2 S2 O8作为氧化剂、Al2 O3纳米颗粒作为磨粒,对比研究了6H-SiC晶片Si面和C面的CMP抛光效果,并分析不同晶面对其CMP抛光效果的影响机理.结果表明,6H-SiC晶片Si面和C面的CMP抛光效果存在显著差异.6H-SiC晶片Si面的材料去除率在pH=6时达到最大值349 nm/h;相比之下,C面的材料去除率在pH=2时达到最大值1184 nm/h,抛光后的Si面和C面均比较光滑.氧化剂进攻C面上C原子的位阻明显小于其进攻Si面上的C原子的位阻,从而导致C面比Si面具有更高的反应活性和氧化速度.此外,C面上的氧化物比Si面上的氧化物更容易被去除,因此C面比Si面易于获得更高的材料去除率.     

SrTiO3单晶体生长过程中的溢流问题

本文以氯化锶和氯化钛为原料,采用控制水解法制备SrTiO3原料粉末,使用焰熔法生长了SrTiO3单晶体.晶体生长参数为:原料粉末粒度为-200+250目,炉膛气氛的氢氧比H/O为6.00,生长速度为12mm/h,获得了直径30mm,长60mm的单晶.晶体生长过程中,晶体顶部熔体的溢流是妨碍获得大尺寸完整晶体的一个最主要的问题.本文详细讨论了SrTiO3单晶体生长过程中的溢流的成因和解决办法.     

掺杂Rh离子SrTiO3晶体缺陷形成能和电子结构的研究

使用CRYSTAL-09软件包模拟计算了完整SrTiO3晶体的电子结构以及Rh离子掺杂SrTiO3晶体的缺陷形成能和电子结构.结果表明Rh离子在晶体中将优先占据Sr格位;Rh掺杂SrTiO3晶体在禁带中出现了一个4d态杂质能级,导致禁带宽度减小,可见光区的光催化活性提高;解释了Rh掺杂SrTiO3晶体具有较高H2产量的原因机理.     

晶格动力学性质对钛酸锶介电行为的影响

在105 K钛酸锶(SrTiO3)发生立方-四方的反铁畸变,对量子效应的吉布斯自由能取极小值,可得到一系列方程,原则上可以确定任意系统相变时的介电性质.研究了晶格动力学性质,特别是软模的行为,对理解介电性非常重要.介电常数完全由低频的光学声子模决定,从晶格动力学的性质出发,分析了低温时的居里-外斯定律行为.     

钛酸锶(SrTiO3)低温时的自发极化

对自由能取极小可得到一系列方程,原则上可以确定任意系统相变时的行为.在105K SrTiO3发生立方一四方的反铁畸变,考虑量子效应,从吉布斯自由能形式出发,计算了介电常数,并讨论低温时的居里一外斯行为.     

SrTiO3/Mg6Ti5O16复合陶瓷的微波介电性能研究

通过传统固相烧结法制备了xSrTiO3-(1-x)Mg6Ti5O16微波介质陶瓷,并研究其晶体结构、显微结构及微波介电性能.xSrTiO3-(1-x)Mg6Ti5O16复合陶瓷主要含有MgTiO3、SrTiO3和Mg6Ti5O16三相;复合陶瓷晶粒分布紧密,尺寸大小不均匀;适当增加SrTiO3含量可以有效提高介电常数和品质因数,并使谐振频率温度系数趋于正值.1420 ℃烧结的3.8;SrTiO3-96.2;Mg6Ti5O16复合微波陶瓷可获得最佳微波介电性能:εr=17, Q×f =42729 GHz和τf=5 ppm/℃.     

Dependence of the Electric Properties and the Positron Lifetimes on the Dopant Content in La-doped SrTiO3

The resistivity, the dielectric constant, and the positron lifetimes in La-doped SrTiO₃ have been measured for La content x of 0—10 at.%. It was found that with increasing x, the variations of the resistivity and the dielectric constant and the positron lifetime parameters are nonmonotonic. The positron experiments have shown that the La-doping induces mainly formation of Sr vacancies and variation of Sr vacancy configuration; the most probable configuration is the isolated Sr vacancies (V) as x < 0.5 at.%, the associated defects (La V) for 0.5 < x < 1 at.%, and the associated defects (2 La V) above x = 1 at.%. The results suggest that the variation of the resistivity can be regarded as variation of electron density, and the variation of the dielectric constant results mainly from variations of the space-charge polarizaion and Sr-vacancy concentration and configuration.