掺Pt对Si(100)上形成的NiSi薄膜应力的影响

利用在线应力测试技术表征了掺入Pt后对镍硅化物薄膜应力性质的影响.通过改变NiSi薄膜中Pt含量以及控制热处理的升温、降温速率实时测量了薄膜应力,发现在Si(100)衬底上生长的纯NiSi薄膜和纯PtSi薄膜的室温应力主要是热应力,且分别为775MPa和1.31GPa,而对于Ni1-xPtxSi合金硅化物薄膜,室温应力则随着Pt含量的增加而逐渐增大.应力随温度变化曲线的分析表明,Ni1-xPtxSi合金硅化物薄膜的应力驰豫温度随Pt含量的增加,从440℃(纯NiSi薄膜)升高到620℃(纯PtSi薄膜).应力驰豫温度的变化影响了最终室温时的应力值.     

掺Pt对Si(100)上形成的NiSi薄膜应力的影响

利用在线应力测试技术表征了掺入Pt后对镍硅化物薄膜应力性质的影响.通过改变NiSi薄膜中Pt含量以及控制热处理的升温、降温速率实时测量了薄膜应力,发现在Si(100)衬底上生长的纯NiSi薄膜和纯PtSi薄膜的室温应力主要是热应力,且分别为775MPa和1.31GPa,而对于Ni1-xPtxSi合金硅化物薄膜,室温应力则随着Pt含量的增加而逐渐增大.应力随温度变化曲线的分析表明,Ni1-xPtxSi合金硅化物薄膜的应力驰豫温度随Pt含量的增加,从440℃(纯NiSi薄膜)升高到620℃(纯PtSi薄膜).应力驰豫温度的变化影响了最终室温时的应力值.     

低温沉积ZnO薄膜的压敏特性及其热处理影响

采用GDARE法在较低温度下,通过一次和多次沉积制备单层及多层ZnO薄膜.AFM和XRD分析表明,薄膜具有以ZnO(002)晶面取向为主的多晶结构,多层膜的晶粒尺寸增大.经200～300℃退火热处理,薄膜呈现出良好的低压压敏特性.经200℃退火热处理后,多层ZnO薄膜的非线性系数达到61.54,压敏电压20.10V.在一定范围内升高热处理温度,可明显降低压敏电压.分析了不同膜层及热处理温度对ZnO薄膜压敏特性的影响机理.     

低温沉积ZnO薄膜的压敏特性及其热处理影响

采用GDARE法在较低温度下,通过一次和多次沉积制备单层及多层ZnO薄膜.AFM和XRD分析表明,薄膜具有以ZnO(002)晶面取向为主的多晶结构,多层膜的晶粒尺寸增大.经200～300℃退火热处理,薄膜呈现出良好的低压压敏特性.经200℃退火热处理后,多层ZnO薄膜的非线性系数达到61.54,压敏电压20.10V.在一定范围内升高热处理温度,可明显降低压敏电压.分析了不同膜层及热处理温度对ZnO薄膜压敏特性的影响机理.     

保偏光纤光栅高温及应力传感特性研究

基于光纤光栅理论,制作了一种熊猫型保偏光纤光栅,并用实验验证了其温度和轴向应力响应特性,根据实验结果对比分析了温度逐渐升高和轴向应力逐渐增大时功率的变化情况。结果表明,熊猫型保偏光纤光栅在100~550℃高温范围内具有稳定的波长响应特性,其双峰的波长灵敏度分别为14.3pm/℃和14.4pm/℃,线性拟合度均高达99.9%;在0~2.4N范围内,双峰的轴向应力响应灵敏度分别高达1.477nm/N和1.490nm,线性灵敏度均高达99.9%;随着温度和轴向应力的增大,反射光谱对功率变化情况的响应也不相同。该保偏光纤光栅结构简单,所测温度范围较广,且轴向应力敏感系数较大,具有广泛的应用前景。     

加热器结构及工艺对蓝宝石衬底应力的影响研究

为了研究真空系统中被加热的蓝宝石衬底应力的变化,利用有限元分析方法,借助ANSYS Workbench软件仿真了温度场以及应力场,对两种不同结构的加热器及加热工艺参数进行了分析。用多圈钨丝螺旋结构外加抛物面釜的加热器,并改变工作电流,将200℃下温度差异由41.13℃降低至2.33℃,使厚度为2 mm、直径40 mm的蓝宝石衬底整个圆面内的应力差异由2.11 MPa减小为1.56 MPa,应力差异减小了26.1%。结果表明,采用多圈钨丝螺旋结构外加抛物面釜可获得高均匀性的加热器温度场,且当工作电流为12 A时,加热的蓝宝石衬底整个表面应力分布均匀。并采用蓝宝石衬底的应力检测结果进行了验证。研究结果对真空系统中被加热的其它材料如GaAs、InGaAs、GaN、Si、石英玻璃等应力分析研究具有一定的借鉴意义。     

三氧化钨(WO3)陶瓷压敏性能起源研究

摘要：为了研究三氧化钨陶瓷非线性的物理起源,本文探讨了不同气氛下的热处理对三氧化钨的影响。实验表明非线性系数值和热处理的气氛有关。900℃时在氩气和氧气中的热处理结果证明了这些。在氩气中热处理过的样品的非线性系数值显著变小,随后在氧气气氛中热处理后其电学特征可以恢复。结果表明三氧化钨陶瓷非线性的物理起源是由于其本征缺陷引起的晶粒表面的吸附氧。     

光纤布喇格光栅应力双折射的研究

实验研究了侧向挤压作用下的光纤布喇格光栅(FBG)产生的应力双折射现象,提出了一种消除横向应力对温度交叉敏感的简单而又有效的方法,从理论和实验上进行了分析与验证.研究表明,对FBG施加侧向挤压产生的双折射导致普通光纤布喇格光栅存在两个满足布喇格条件的反射光谱,且双峰间距在100 ℃的温度范围内变化了0.055 nm,利用该双峰间距的变化可消除温度传感中横向应力对它的交叉敏感,实现对温敏系数的修正及温度的校正,实验中测得的原始温敏系数是0.013 8 nm/℃,对温敏系数修正了0.005 nm/℃,对变化的温度校正了4 ℃.     

FBG-FP的应变与温度解耦方法研究

光纤光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)的温度与应变交叉敏感问题在实际工程应用中至关重要。本文提出了一种采用级联FBG的法布里-珀罗(FBG-Fabry-Perot, FBG-FP)传感器进行温度与应变同时测量的方法。级联FBG阵列由氩离子紫外激光器基于相位掩模板方法制作,其形成的FP干涉峰和光栅反射谱包络可以实现温度与应变的解耦。在不同的温度条件下,由FBG-FP反射谱包络10 dB带宽所对应中心波长值可得FBG-FP的温度灵敏度系数为9.5 pm/℃。分别在无应力、有应力且恒温条件下,通过解读FP干涉峰的波长变化得到该级联FBG-FP的温度和应变灵敏度系数分别为9.1 pm/℃和1.03 pm/με。实测的温度与应变值可由干涉峰波长、反射谱包络与温度、应变的函数关系求得。结果表明该FBG-FP可以实现温度与应变的同时测量。     

板上芯片固化及热处理过程中表面残余应力的演变

利用硅压阻传感器实时原位地记录粘接剂固化过程中的应力变化和残余应力的分布状况,以及在热处理过程中应力的演化过程.研究表明,若粘合剂固化后在空气中储存20天,应力将在后续热处理过程中急剧增加;而固化后接着经历峰值为150℃左右的热处理过程,则可以使残余应力稳定在一个相对低的值.     

板上芯片固化及热处理过程中表面残余应力的演变

利用硅压阻传感器实时原位地记录粘接剂固化过程中的应力变化和残余应力的分布状况,以及在热处理过程中应力的演化过程.研究表明,若粘合剂固化后在空气中储存20天,应力将在后续热处理过程中急剧增加;而固化后接着经历峰值为150℃左右的热处理过程,则可以使残余应力稳定在一个相对低的值.     

激光喷丸对Ti-6Al-4V钛合金中高温性能影响研究

为了研究激光喷丸对中高温条件下Ti-6Al-4V钛合金残余应力、微观硬度及金相组织演变的影响,采用高功率、短脉冲Nd:YAG激光器对Ti-6Al-4V钛合金表面进行了激光冲击,并将冲击后的试样分别置于400℃,500℃,550℃和600℃的温度下进行了1h的保温处理。利用X射线衍射仪对强化区域的残余应力进行了检测,通过扫描电镜及透射电镜对微观组织进行表征,探究了强化效果与晶粒尺寸、位错运动间的联系。结果表明,激光喷丸处理在试样表层诱导产生较大幅值残余压应力,显微硬度提高;经550℃热处理1h后,残余应力影响层深约为100μm;经400℃、600℃热处理1h后,试样表层微观硬度分别下降了8.3HV和20.1HV;热处理后,晶粒尺寸总体呈现增大趋势。激光喷丸处理可以有效提高Ti-6Al-4V钛合金中高温力学性能。     

温度变化对铝材料的BRDF影响研究

本文基于双向反射分布函数的理论及测量方法采集铝板表面从室温25℃加热至500℃的升温过程及将材料表面从500℃自然冷却至室温的降温过程散射光谱数据,采用相对测量方法并选取聚四氟乙烯标准白板作为标准板,得到间隔100℃的BRDF值随温度变化曲线。通过对比分析得出温度变化对材料表面BRDF存在影响,温度升高,表面BRDF值随之升高,温度降低,表面BRDF值降低。研究结果对目标的探测具有重要的现实作用。     

MEMS多层结构的热应力分析

温度载荷能够引起MEMS多层薄膜结构发生翘曲和分层等失效模式,而界面应力则是引起这些失效的直接原因。根据Suhir.E的双金属带热应力分布理论,对温度载荷作用下MEMS界面中的剪应力和剥离应力的分析表明,这两种应力随着与界面中心距离的增大呈指数增加,在界面端处达到最大值。界面应力与材料热膨胀系数和所加载温度呈线性相关,另外还与两材料层的厚度密切相关。以铜/铬组成的双层结构为例,利用Matlab数值仿真研究了界面应力与材料层厚度的关系,结果表明,界面应力与两材料层厚度比有关,当铜层和铬层厚度比为1.5时,层间剪应力和剥离应力均较小,可有效提高MEMS结构的可靠性,降低分层失效的概率。     

以PI为基底的金薄膜导热导电性能研究

实验利用瞬态电热技术测量出镀在聚酰亚胺(PI)基底表面的6. 4 nm金薄膜面内方向的导热系数、导电系数和洛伦兹数,并研究了PI薄膜基底的热处理温度与时间对金薄膜导热、导电性能的影响。研究结果表明,PI基底可以促进金薄膜面内方向的热传导与电传导。PI薄膜基底表面金薄膜导热、导电性能最强,适合应用在柔性电子领域中。当对PI薄膜基底的热处理时间为1 h时,随着热处理温度从50℃升到200℃,金薄膜的导热、导电系数呈下降趋势。当热处理温度为200℃时,随着热处理时间从0 h升到6 h,金薄膜的导热、导电性能先下降后上升,并在6 h后趋于稳定。     

空间行波管电子枪阴极温度拟合计算研究

工作温度是影响阴极发射能力和寿命的关键参数,其与电子枪保温结构、加热功率、环境温度相关,未经实测时不同加热功率和环境温度下的阴极温度往往较难确定。本文利用温度试验数据构建并拟合出简化的空间行波管电子枪热节点模型,通过热节点模型推算出不同加热功率和环境温度下的阴极温度,与实测温度比较验证了模型的准确性。此构建拟合热节点模型的方法为推算电子枪阴极温度提供了一种简便途径。     

SAPS法沉积Ni-Mn-Mg-Al-O系负温度系数热敏厚膜及其性能研究

首次采用超音速等离子喷涂(SAPS)方法在氧化铝基板上沉积了Ni0.6Mg0.3Mn1.3Al0.8O4厚膜,利用扫描电子显微镜、X射线衍射和电阻–温度特性测试仪研究了热处理温度对沉积厚膜性能的影响规律。结果表明:随热处理温度的升高,沉积厚膜的平均晶粒尺寸增大,尖晶石相增多;当热处理温度低于500℃时,所制厚膜的电阻–温度曲线在室温到80℃的温度范围内呈现V型特征,而在800℃和1 200℃处理后,厚膜的电阻在室温至200℃的温度区间内呈现良好的负温度特性。     

SAPS法沉积Ni-Mn-Mg-Al-O系负温度系数热敏厚膜及其性能研究

首次采用超音速等离子喷涂(SAPS)方法在氧化铝基板上沉积了Ni0.6Mg0.3Mn1.3Al0.8O4厚膜,利用扫描电子显微镜、X射线衍射和电阻–温度特性测试仪研究了热处理温度对沉积厚膜性能的影响规律。结果表明:随热处理温度的升高,沉积厚膜的平均晶粒尺寸增大,尖晶石相增多;当热处理温度低于500℃时,所制厚膜的电阻–温度曲线在室温到80℃的温度范围内呈现V型特征,而在800℃和1 200℃处理后,厚膜的电阻在室温至200℃的温度区间内呈现良好的负温度特性。     

FBG封装材料热膨胀系数对温度传感精度的影响

光纤光栅温度传感器的增敏封装技术是促进其工程化的关键,其中增敏材料的参数特性决定了传感器的精度。讨论了奥氏体不锈钢304材料的热膨胀系数特性,研究了其热膨胀系数随温度变化的关系,分析了线性热膨胀系数对光纤布拉格光栅(FBG)温度传感公式的影响,提出用二次多项式拟合方法修正开槽钢柱封装的FBG温度系数,并搭建系统进行了实验验证。结果表明:同一温度下,实测的传感器中心波长值与采用固定热膨胀系数下的波长值相差较大,且温度越高二者差值越大,100℃时达0.075nm,温度偏差2.58℃;而实测中心波长值与采用线性热膨胀系数下的中心波长值基本一致,二者的二次多项式拟合优度达0.9999。因此,考虑封装材料的热膨胀系数变化特性,采用二次拟合方法将大大提高传感器的测量精度,适用于对温度传感精度要求较高的场合。     

基于超声高阶兰姆波的薄板应力测量技术研究

金属薄板结构在加工制造和服役的过程中,通常会伴随着残余应力和外部应力,过大的应力会使薄板产生变形,严重影响整体结构的正常工作。应力状态的评价是判断工程构件是否安全和可靠的一项重要指标,超声应力检测法是一种有效的应力无损测量方法。针对超声应力测量技术对薄板结构应力灵敏度不高且研究较少的问题,提出了一种基于超声高阶兰姆波的薄板应力测量技术。首先,基于Bloch-Floquet边界和域约束的有限元特征频率法,研究了兰姆波各高阶模态的声弹性效应,选取应力敏感的兰姆波模态。然后,搭建超声兰姆波应力测量系统,在特定频率激励A_1模态,并在均匀薄板中进行应力标定。最后,在非均匀薄板中进行应力检测,成功检测出薄板中不同位置的应力,且最大应力误差为15 MPa。结果表明,该文从理论和实验方面验证了超声高阶兰姆波的薄板应力测量技术,可以实现金属板材中的应力准确测量。