Cu-Zr/ZrN薄膜体系的低电阻率

Cu的扩散主要是通过晶界扩散,因而非晶扩散阻挡层逐渐成为人们研究的热点.由于TiN有低的接触电阻,相应推测ZrN也有很低的接触电阻.为此本文采用磁控溅射方法在Si(111)基片上沉积Cu-Zr/ZrN薄膜体系作为扩散阻挡层.通过比较Cu-Zr/ZrN薄膜体系和三元非晶(Mo,Ta,W)-Si-N的电阻率,同时比较Cu-Zr/ZrN薄膜体系和Ta、TaN的硬度,说明作为扩散阻挡层的材料的选取,应从整体性能上考虑,而不能仅仅考虑热稳定性等单一指标.     

含缺口受拉平板塑性应力场的有限元分析

含尖缺口受拉平板三维应力场是断裂分析研究中常遇到的问题,进入塑性状态以后,缺口尖端的应力状态和分布与弹性条件下有很大的不同。通过有限元的方法对含缺口受拉平板的塑性应力场进行了分析,并进一步研究了厚度和缺口半径因素对缺口尖端应力场的影响。分析结果表明,缺口半径减小提高了平面内应力σx和σy,也提高厚度方向应力σz和平面应变系数,平面应变系数在塑性条件下趋于0.5;厚度对平面内应力σx和σy影响很小,但提高厚度方向应力σz和平面应变系数,平面应变系数在载荷较小时趋于材料泊松比μ,在载荷较大时趋于0.5。     

扩散阻挡层对Cu-Zr合金膜表面形貌与结构的影响

用磁控溅射和离子束溅射共沉积的方法，分别以TiN,TaN,ZrN为扩散阻挡层，在单晶硅片上制备了Cu-Zr合金膜，膜在400℃氮气中退火1h，研究表明，不同扩散阻挡层上Cu-Zr膜的形貌不同，沉积态膜的组成颗粒以ZrN为扩散阻挡层的最小，退火后膜的颗粒长大，且Zr向膜表面和界面处扩散，沉积态的膜具有强的（111）取向，峰形宽化明显，退火后又出现（200）、（220）、（311）衍射峰，扩散阻挡层不同时Cu-Zr合金膜的（200）与（111）的强度比值不同。     

退火气氛与扩散阻挡层对Cu膜表面完整性的影响

用反应磁控溅射和离子束辅助沉积 (IBAD)方法分别在 ( 111)单晶硅基体上沉积了Cu/ZrSiN与Cu/ZrN膜系 ,制得的试样在 80 0℃下分别在真空和N2 、H2 混合气体两种气氛中退火 1h ,结果表明 ,在真空中退火的Cu/ZrSiN膜由于ZrSiN膜裂纹导致Cu膜裂纹的产生 ;ZrSiN和ZrN扩散阻挡层上的Cu膜还有很多由晶界迁移导致的孔洞。在氮氢混合气体中退火时ZrSiN扩散阻挡层上的Cu膜由于具有高的应力而发生断裂 ,ZrN扩散阻挡层上的Cu膜则没有这一现象。在N2 、H2 混合气体中退火时Cu由于还原性气氛抑制了晶界迁移而使Cu膜的孔洞变小、减小     

退火气氛与扩散阻挡层对Cu膜表面完整性的影响

用反应磁控溅射和离子束辅助沉积(IBAD)方法分别在(111)单晶硅基体上沉积了Cu／ZrSiN与Cu／ZrN膜系，制得的试样在800℃下分别在真空和N2、H2混合气体两种气氛中退火lh。结果表明，在真空中退火的Cu／ZrSiN膜由于ZrSiN膜裂纹导致Cu膜裂纹的产生：ZrSiN和ZrN扩散阻挡层上的Cu膜还有很多由晶界迁移导致的孔洞。在氮氢混合气体中退火时ZrSiN扩散阻挡层上的Cu膜由于具有高的应力而发生断裂，ZrN扩散阻挡层上的Cu膜则没有这一现象。在N2、H2混合气体中退火时Cu由于还原性气氛抑制了晶界迁移而使Cu膜的孔洞变小、减小。     

溅射Cu膜方式对ZrN扩散阻挡层热稳定性的影响

用射频磁控反应溅射法在Si(111)单晶基体上沉积ZrN扩散阻挡层,随后在其上分别用直流脉冲平衡磁控溅射(BMS)和非平衡磁控溅射(UBMS)沉积Cu膜.用XRD分析Cu膜的结构,AES分析薄膜成分,AFM观察沉积态Cu膜的表面形貌.结果表明,UBMS沉积的Cu膜可有效抑制Cu与Si基体之间的扩散,提高ZrN扩散阻挡层的热稳定性,UBMS沉积的Cu膜对扩散地抑制作用与其致密的结构有关.     

聚变堆包层第一壁缩比部件激光选区熔化成形研究

目的 研究激光选区熔化(SLM)成形第一壁缩比结构的组织性能。方法 以316L粉末为原材料,运用Inspire软件对不同成形姿势下第一壁缩比结构的应力与变形情况进行数值模拟,选择最佳成形姿势进行SLM成形,以控制整体变形,并对成形零件进行显微组织观察与力学性能测试。结果 实验结果表明,与立放和侧放2种成形姿势相比,平放时残余应力与变形最小,最大残余应力为29.68 MPa,最大变形量为0.29 mm。成形件微观组织呈现各向异性,x–y方向主要为粗大的胞状晶组织,z–x方向为细长的柱状晶组织。力学测试结果显示,x–y方向的抗拉强度为672.1 MPa,伸长率为48.2%,冲击韧性为100.6 J/cm²;z–x方向的抗拉强度为646.9 MPa,伸长率64.4%,冲击韧性为136.3 J/cm²。结论 组织的差异性主要是由扫描工艺与熔池内部复杂的温度场引起的,微观结构的各向异性会造成力学性能的差异,x–y方向的强度高于z–x方向的,z–x方向上的塑性韧性更高。     

单元体斜截面上的应力不是其上质点平衡的应力

以直杆轴向拉伸为例说明：单元体斜截面上的平衡应力只是保证斜截单元体平衡的应力，不是保证其上质点平衡的应力；单元体平衡与质点平衡是不同的。推导出二向应力状态下质点的平衡应力为σ′α=(σ2x+σ2y+2τ2+2τ(σ2x+σ2y)1/2(sinα2+cosα2))1/2，质点平衡应力σ′α与x轴的夹角为αx=arctan(τ+(σ2x+σ2y)1/2sinarctan (σy/σx))/(τ+(σ2x+σ2y)1/2cosarctan(σy/σx))。推导出二向应力状态质点平衡应力的极值条件：σx=σy；     

超薄α-Ta(N)/TaN双层扩散阻挡层的微观结构与热稳定性

提出利用真空室残余的低浓度N原子制备超薄α-Ta(N)/TaN双层扩散阻挡层的方法,有效地避免了异质元素的引入和高N含量导致的高电阻率。用四点探针(FPP)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行薄膜电性能和微结构的表征,分析结果表明,利用低浓度氮化工艺,能调控超薄金属Ta膜的相结构,从而获得低阻α-Ta(N)/TaN双层Cu扩散阻挡层结构。高温退火的实验结果证明,此超薄结构具有高的热稳定性,失效温度达600℃。     

基于8.8级螺栓疲劳性能的预紧力优化

测量了8.8级螺栓的拉伸性能,根据螺栓材料的强度极限和屈强比研究了预紧力分别为强度的10%、30%和50%的极限条件下材料的疲劳性能。结果表明,当8.8级螺栓的预紧应力从10%强度极限提高到50%强度极限时,其疲劳极限由370 MPa降低到263 MPa。根据有效应力(σˉσˉ)参数法处理预紧应力对8.8级螺栓疲劳曲线的影响,得到了疲劳极限处的有效应力(σˉ10^7=562.75MPaσˉ10^7=562.75MPa)。当有效应力σˉ<σˉ10^7σˉ<σˉ107时预紧的8.8级螺栓不会发生疲劳失效,由此得到了8.8级M6和M27两种螺栓在不同应力比下所对应的最大预紧力和预紧扭矩曲线。