氧化锆／碳化硅复合材料制备与性能研究

碳化硅耐火材料具有优良的高温力学性能,耐磨损性好,热稳定性佳、热膨胀系数小,热导率大以及耐化学腐蚀等优良的性能,但碳化硅耐火材料高温抗氧化性差限制了其在耐火材料领域的应用。本文以碳化硅为基体材料,氧化锆为表层涂覆材料,添加其他微量氧化物为烧结助剂,通过干压成型方式在1500～1600℃范围内制备五层复合共烧结梯度材料。通过对材料显微结构和热学性能的测定分析,制备出表面光滑平整、层间结合紧密,具有良好的化学稳定性,能耗低的五层复合材料。     

Al2O3-SiC复相微波衰减材料的性能研究

采用热压烧结工艺制备了Al2O3-SiC复相微波衰减材料。通过网络分析仪,研究了SiC含量对材料的微波衰减性能的影响。结果表明,当w(SiC)<3%,复相材料具有选频衰减的频谱曲线,谐振峰位置基本不变;当w(SiC)为3%~16%,材料的谐振损耗峰向低频方向移动;当w(SiC)>16%时,材料呈现出宽频衰减特性。对复相材料的微波衰减机理作了初步探讨,弛豫损耗和电导损耗是其主要的衰减机理。     

TiO2-ZnO系尖晶石型红外辐射涂料的制备和研究

以Fe2O3-MgO-cordierite体系为基础,用不同质量分数TiO2和ZnO进行掺杂,制得具有高发射率的尖晶石型红外辐射涂料。通过XRD、SEM、红外发射率测试、傅立叶变换红外光谱测试、抗热震性测试等测试方法对所制备的红外辐射涂料的物相、微观形貌、红外发射率和抗热震性能进行分析。结果表明,经高温烧结后生成了ZnFe2O4、TiMg2O4、MgFe2O4尖晶石结构,当TiO2质量分数为10%时,涂料在8～14 m波段的发射率最高达到0.963,并且抗热震性良好。     

高抗热震性红外辐射节能涂层的制备与性能研究

以堇青石、SiC、Cr2O3、TiO2、SiO2为原料,与磷酸盐胶粘结剂配料混匀后,经机械搅拌制备红外辐射涂料,采用刷涂的方式在高铝砖基体表面制备红外辐射节能涂层。采用TG-DSC研究分析红外辐射粉末的热稳定性,利用涂-4杯和漆膜附着力测定仪对涂料的流动性能和涂层与基体的结合强度进行表征,采用空冷和水淬方式研究涂层的抗热震性能,并探讨了碳化硅的含量对涂层红外发射率的影响。研究结果表明:胶粉比为2:1时,获得的涂料均匀,流动性最好;以磷酸盐胶粘结剂制备的红外辐射涂料经1100℃以上高温瓷化后,红外辐射涂层与基体的结合力增强,涂层抗热震性能良好;碳化硅含量为40%时,制备的复合红外辐射涂层具有最优的红外辐射性能。此外,在炭砖焙烧窑上使用该红外辐射涂料后,炉内温度提高了128℃,降低能耗8%左右。     

激光熔覆Al2O3-13% TiO2陶瓷层制备及其抗热震性能

利用高频感应辅助激光熔覆技术在镍基高温合金基体上制备了NiCoCrAl-Y2O3黏结层及Al2O3-13%TiO2(质量分数)陶瓷层。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析了涂层的微观结构。实验结果表明,在高频感应辅助激光的作用下,基体与黏结层、黏结层与陶瓷层之间的界面均展现了良好的结合特性,具有明显的界面扩散现象。陶瓷层在激光的作用下形成了三维网状结构,该结构使得陶瓷材料中的TiO2材料与Al2O3材料均匀分布,减少了因不同材料聚集所产生的内应力。同时对涂层进行了热震实验,结果证明了利用高频感应辅助激光熔覆技术制备的Al2O3-13%TiO2陶瓷层具有良好的抗热震性能,适合工作于高温环境。     

Y2O3作助烧剂的Al2O3/SiCp陶瓷断裂行为的SEM研究

纳米复相陶瓷被认为是二十世纪最有发展前途的陶瓷材料之一。在陶瓷基体中弥散亚微米级的第二相颗粒,可使材料的机械性能大幅提高。显微观察发现了区别于微米级复合陶瓷的“内晶型”粒子的存在,这意味着纳米复合陶瓷性能的改善与其特殊的微观结构是密切相关的。其中Al2O3/SiCp是研究最多的系统,但由于弥散相SiC为共价键,很难烧结,因而Al2O3/SiCp纳米复相陶瓷一般用热压烧结[1—5]。但由于热压烧结成本昂贵,制品形状简单,极大地限制了其实用性。本文利用非均匀成核法,将Y(OH)3包覆到纳米SiC的粒子表面制备出Al2O3-SiC复合粉,等静压成…     

Mg2SiO4-SiC复相材料的常压烧结及性能研究

在1 500～1 600℃氢气气氛下常压保温1 h制备了Mg2SiO4-SiC复相材料,研究了烧结助剂[Al2O3+Y2O3](r(Al2O3:Y2O3)=5:3)添加量对该复相材料烧结性能的影响.结果表明:Mg2SiO4-SiC复相材料的相组成为Mg2SiO4,6H-SiC、Y3Al5O12,最佳烧结温度为1 550...     

n型4H-SiC同质外延层上欧姆接触的研究

介绍了n -SiC/Ti/Pt欧姆接触的制备方法及其接触特性,其中n -SiC外延层是通过化学气相淀积的方法在偏离(0001)方向7.86.的4H-SiC衬底上进行同质外延生长所得.对于n -SiC/Ti/Pt接触系统,通过合金实验得到最优的欧姆接触制备条件,得到最小的比接触电阻为2.59×10-6 Ω·cm2,满足器件性能,为各种SiC器件的实现奠定了基础.同时,该接触系统还具有很好的高温稳定性,在100 h的400℃高温存储实验后,其比接触电阻基本稳定.     

K_2O-B_2O_3-SiO_2/Al_2O_3 LTCC复合基板材料性能研究

采用K2O-B2O3-SiO2玻璃与Al2O3复合烧结,制备了K2O-B2O3-SiO2/Al2O3低温共烧陶瓷(LTCC)复合基板材料,研究了不同组分含量对体系微观结构和性能的影响。结果表明,复合基板材料的相对介电常数εr和介质损耗均随着Al2O3含量的增加而增加,当Al2O3质量分数为45%时,复合基板材料的介质损耗为0.0085,εr为4.55(1MHz)。抗弯强度可达到160MPa。     

碳化硅ICP刻蚀的掩膜材料北大核心

SiC材料由于具有非常强的化学稳定性与机械硬度,不能用酸或碱性溶液对其进行腐蚀,在MEMS制备工艺中,通常采用干法刻蚀来制备SiC结构。针对干法刻蚀中遇到的问题,比较了光刻胶、Al和Ni等多种掩膜材料对SiC刻蚀的影响以及SiC与掩膜材料的选择比。实验证明,光刻胶作为掩膜,与SiC的选择比约为1.67,并且得到的台阶垂直度较差。Al与SiC的选择比约为7,但是致密性差,并且有微掩膜效应。金属Ni与SiC的选择比约为20,并且得到的台阶比较垂直且刻蚀形貌良好。最后,使用Ni作为掩膜材料对SiC压阻式加速度传感器的背腔和压敏电阻进行了电感耦合等离子体(ICP)刻蚀。     

CVD外延生长SiC薄膜的等离子体图形刻蚀研究

采用等离子体刻蚀工艺 ,以四氟化碳 ( CF4 )和氧气 ( O2 )的混合气体作为刻蚀气体 ,对常压化学气相淀积工艺制备的β- Si C单晶薄膜进行了系统的图形刻蚀研究。结果表明 ,在 Si C薄膜的等离子体图形刻蚀中 ,金属铝 ( Al)是一种很有效的掩模材料 ;可刻蚀出的图形最小条宽为 4μm,图形最小间距为 2μm,并且刻蚀基本为各向同性 ;文中还对影响图形刻蚀质量的一些因素进行了讨论。     

Epitaxial growth of β-SiC on Si by RTCVD with C3H8 and SiH4

The authors established that β-SiC thin films can be grown epitaxially on (100) Si substrates by rapid thermal chemical vapor deposition (RTCVD) employing carbonization with C₃H₈ , as well as post-carbonization growth using SiH₄ and C ₃H₈ in H₂. They determined the optimum carbonization conditions with respect to reaction temperature and ramp rate, gas flow rates, etc. A possible mechanism, based on nucleation density and Si surface diffusion, has been proposed for the effect of C ₃H₈ flow rate in film thickness, morphology, and void formation. Void-free SiC films have been grown on Si at high C₃H₈ flow rates. The authors determined the optimum conditions for subsequent SiC growth with respect to temperature and Si/C ratio in the gas phase. They established that the resulting SiC thin films are monocrystalline by X-ray and electron diffraction. The SiC-Si interface was investigated by cross-section transmission electron microscopy and found to be sharp and intimate where no voids are present     

SiC/Si heterojunction diodes fabricated by self-selective and byblanket rapid thermal chemical vapor deposition

SiC/Si heterojunction diodes have been fabricated by two different rapid thermal chemical vapor deposition (RTCVD) processes: a localized self-selective growth and blanket growth. The self-selective growth of crystalline cubic (β) SiC was obtained by propane carbonization of the Si substrate in regions unprotected by an SiO₂ layer, producing planar diodes. Mesa diodes were fabricated using the blanket growth of polycrystalline β-SiC produced by the decomposition of methylsilane (CH₃SiH₃). The SiC/Si heterojunction diodes show good rectifying properties for both device structures. Reverse breakdown voltage of 50 V was obtained with the self-selective SiC/Si diode. The mesa diodes exhibited even higher breakdown voltages (V_br) of 150 V and excellent ideality factors of 1.06 at 25°C. The high V_br and good forward rectifying characteristics indicate that the SiC/Si heterojunction diode represents a promising approach for the fabrication of wide-gap emitter SiC/Si heterojunction bipolar transistors     

红外探测器封装陶瓷衬底材料特性及其应用研究

随着红外探测器阵列规模快速提升,在封装杜瓦要求轻量化、低成本、高效率的形势下,封装杜瓦陶瓷衬底设计难度加大。文章对比了几种科研实际中使用的陶瓷材料特性及其工艺可行性;研究了在测试杜瓦中,随着混成芯片阵列规模的提升,热应力与芯片尺寸的相对关系;研究了Al2O3、AlN、SiC衬底材料在降低芯片热应力方面的能力差异;结合目前陶瓷加工工艺水平、加工成本以及探测器阵列规模,给出了Al2O3、AlN、SiC衬底材料在实际应用中的选取建议。     

不同添加气体对SiC材料SF6干法刻蚀的影响

以六氟化硫（SF6）作为刻蚀气体,采用不同的添加气体O2或N2分别进行了SiC薄膜的等离子体刻蚀（PE）工艺研究。实验表明,SF6中加入O2有助于SiC材料刻蚀速率的提高;但是,在相同的刻蚀工艺条件下,N2的加入只起到稀释气体的作用而未参与刻蚀反应,SiC刻蚀速率随N2的通入而有所降低。     

组分变化对无铅低熔玻璃使用特性的影响

采用阿基米德排水法、热机械分析、失重法和扫描电镜法研究了V2O5-P2O5-Sb2O3-Bi2O3体系玻璃的密度、热膨胀系数和化学稳定性。结果表明:随着Sb2O3取代部分V2O5,玻璃的密度显著升高,膨胀系数略有增长,化学稳定性显著增强;随着Sb2O3取代部分P2O5,玻璃的密度显著升高,膨胀系数下降,化学稳定性增强;随着P2O5取代部分V2O5,玻璃的密度略有下降,膨胀系数增长较大,化学稳定性增强。90%的样品的密度、膨胀系数和化学稳定性都能满足使用要求。这是由于Sb2O3和P2O5取代V2O5进入钒酸盐玻璃中,玻璃结构由层状转化为立体交联结构,玻璃结构得到增强的结果。     

High-transconductance β-SiC buried-gate JFETs

An improved performance buried-gate SiC junction field-effect transistor (JFET) has been fabricated and evaluated. This structure uses an n-type β-SiC film epitaxially grown by chemical vapor deposition on the Si(0001) face of a p-type 6H α-SiC single crystal. The current in the n-type channel was modulated using the p-type α-SiC layer as a gate. Electron-beam-evaporated Ti/Au was utilized as an ohmic contact to the n-type β-SiC layer, and thermally evaporated Al was used to contact the p-type gate. A maximum DC transconductance of 20 mS/mm was obtained, which is the highest reported for a β-SiC FET structure. The experimental data are analyzed using a charge-control model. Calculated drain current versus drain voltage characteristics for a buried-gate JFET are in good agreement with experimental data     

Measurement of temperature in active high-power AlGaN/GaN HFETsusing Raman spectroscopy

We report on the noninvasive measurement of temperature, i.e., self-heating effects, in active AlGaN/GaN HFETs grown on sapphire and SiC substrates. Micro-Raman spectroscopy was used to produce temperature maps with ≈1 μm spatial resolution and a temperature accuracy of better than 10°C. Significant temperature rises up to 180°C were measured in the device gate-drain opening. Results from a three-dimensional (3-D) heat dissipation model are in reasonably good agreement with the experimental data. Comparison of devices fabricated on sapphire and SiC substrates indicated that the SiC substrate devices had ~5 times lower thermal resistance