非制冷热释电薄膜红外探测器热绝缘结构的研制

采用由多孔SiO2薄膜和过渡SiO2薄膜组成的复合薄膜结构实现了非制冷热释电薄膜红外探测器的热绝缘.利用溶胶凝胶方法制备了多孔SiO2薄膜以及过渡SiO2薄膜,通过优化制备工艺,使得多孔SiO2一次成膜厚度达到3070nm,孔率达到59%;过渡SiO2一次成膜的厚度达到188nm,孔率达到4%.AFM表明,由过渡SiO2薄膜与多孔SiO2组成的复合薄膜结构的表面粗糙度远小于多孔SiO2薄膜的表面粗糙度.该热绝缘结构有利于探测器后续各层功能薄膜的集成.     

复合热释电薄膜红外探测器的研究

热绝缘结构是热释电红外探测器的关键技术之一."复合热释电薄膜红外探测器"是用多孔SiO2薄膜来绝热的,这种无空气隙的新型结构被认为具有更高的机械强度和可靠性.采用溶胶-凝胶技术制备了热导率极低的多孔SiO2薄膜,用金属有机物热分解法制备了优质的铁电薄膜,实现了"复合热释电薄膜"热绝缘结构,获得的星探测率最大值达9.3×107cm.Hz1/2/W.通过快速热处理工艺的采用,提高薄膜一次成膜厚度的研究,改善了薄膜制备与微电路工艺的兼容性.研究了多孔膜厚度、孔径分布与探测率的关系,探讨了镍酸镧(LNO)薄膜作为缓冲层、红外吸收层和上电极的多功能作用.结果表明:孔径分布小的多孔膜有利于探测器性能的提高.在此结构中,存在热性能和电性能的折中问题,多孔膜厚度有一个临界值.LNO薄膜的引入,可以改善性能、简化结构和工艺.讨论了低温铁电薄膜的制备和性能,以及与微电路实现单片集成等问题.     

热释电非制冷红外焦平面探测器热绝缘结构

热释电非制冷红外探测器由于具有可靠性高、成本低、无需制冷等优点,使其得到了广泛应用.在热释电探测器中,热绝缘结构具有红外热转换、机械支撑和热隔离等作用.良好的热绝缘结构是减小探测器热导率和改善其性能的关键.采用半导体光刻技术和牺牲层技术,在硅基底上制备了由牺牲层和Si3N4薄膜组成的微桥结构,该方法使探测器的微桥结构的...     

有机/无机杂化SiO2/Si光波导薄膜的制备及表征

采用有机/无机杂化溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了SiO2光波导薄膜材料.采用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MAPTMS)作为反应先躯体,四丙氧基锆(ZPO)作为调节折射率的材料,正丙醇(n-propyl alcohol)为溶剂,利用旋涂方法在Si基片上成膜,采取低温长时间、高温短时间的热处理方式,制备出无龟裂薄膜.分别采用棱镜耦合仪和原子力显微镜(AFM)研究了不同溶剂量和不同ZPO量情况下,薄膜的折射率、厚度以及表面形貌变化情况.研究结果表明:通过调节正丙醇的用量,可以实现薄膜厚度可控;通过调节ZPO的用量,可以实现薄膜折射率可控;薄膜的表面平整度非常好,在5μm× 5μm的扫描范围内,表面粗糙度小于0.430 nm,表面起伏度小于0.656 nm.     

复合热释电薄膜红外探测器的二维热分析

根据热释电薄膜红外探测器的结构和测试条件，使用有限元软件Ansys对其进行了二维热分析，得到了探测器受到红外辐射后的温度场。分析了复合热释电薄膜红外探测器的绝热层对温度场的影响，并将它与微桥结构探测器的性能进行了比较。结果表明，复合热释电薄膜红外探测器的绝热层能有效地减小热流向硅衬底的散失，并且探测器的响应随着绝热层厚度的增大而增大；当复合热释电薄膜红外探测器中绝热层的热导率低于空气的热导率时，它的绝热性能优于微桥结构．     

不同气氛保护下退火制备的CuO/SiO2复合薄膜微观结构分析

采用射频磁控共溅射法在Si(111)衬底上沉积Cu/SiO2复合薄膜.然后在N2和NH3保护下高温退火,再于空气中自然冷却氧化,制备出CuO结构,并对其微观结构进行分析.N2保护下退火温度为1100℃时样品中主晶相为立方晶系的CuO(200)晶面,薄膜样品表面出现纳米线状结构,表面组分主要包括Cu,O元素,冷却氧化形成CuO/SiO2复合薄膜.NH3气氛保护下退火,随着退火温度的升高,CuO由单斜晶相逐渐转变为立方晶相,CuO薄膜结晶质量提高.样品于900℃和1100℃退火后,形成有序散落的微米级颗粒,前者由粒状团簇组成,颗粒表面比较粗糙;后者由片融状小颗粒融合而成,颗粒表面比较光滑.     

用SiO2气凝胶做隔热层的铁电薄膜红外探测器性能与铁电薄膜层厚度的关系

研究了铁电薄膜红外探测器响应率等器件参数随铁电薄膜厚度的变化.器件的隔热层结构采用气凝胶二氧化硅.实验发现器件的热释电系数,吸收率以及热导均随膜厚增加而增加.铁电膜层厚度为240nm的器件,其热导与微桥结构器件的热导相近,都为10-7W/K量级,证明气凝胶二氧化硅做隔热层能够制备出性能优良的热释电红外探测器.随着薄膜厚度增加,热导急剧增大,这是引起器件响应率降低的原因.制备铁电薄膜过程中的多次650°高温退火可能降低了二氧化硅多孔率.     

不同气氛保护下退火制备的CuO/SiO2复合薄膜微观结构分析

采用射频磁控共溅射法在Si (111)衬底上沉积Cu/SiO2 复合薄膜，然后在N2和NH3保护下高温退火，再于空气中自然冷却氧化，制备出CuO结构，并对其微观结构进行分析. N2保护下退火温度为1100℃时样品中主晶相为立方晶系的CuO (200）晶面，薄膜样品表面出现纳米线状结构，表面组分主要包括Cu,O元素，冷却氧化形成CuO/SiO2复合薄膜. NH3气氛保护下退火，随着退火温度的升高，CuO由单斜晶相逐渐转变为立方晶相，CuO薄膜结晶质量提高. 样品于900℃和1100℃退火后，形成有序散落的微米级颗粒，前者由粒状团簇组成，颗粒表面比较粗糙；后者由片融状小颗粒融合而成，颗粒表面比较光滑.     

LiNbO3/SiO2/Si薄膜的蓝光发射

采用射频磁控溅射方法制备了LiNbO3/SiO2/Si薄膜.通过X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和傅立叶变换红外吸收光谱(FT-IR)对薄膜的物相、晶体取向和成分进行了表征.采用荧光分光光度计研究了LiNbO3/SiO2/Si薄膜的光致发光.研究结果表明:在280 nm激发光的激发下,LiNbO3/SiO2/Si薄膜在室温下发射470 nm的蓝光,来源于LiNbO3薄膜与SiO2层界面处自捕获激子的辐射复合,发现在SiO2/Si薄膜上生长LiNbO3薄膜调制SiO2/Si薄膜的发光机制.     

用氧化多孔硅方法制备厚的SiO_2膜及其微观分析

用氧化多孔硅的方法来制备厚的 Si O2 成本低 ,省时 .氧化硅膜的厚度 ,表面粗糙度和组分这三个参数 ,对波导器件的性能有重要影响 ,扫描电子显微镜 ( SEM)、原子力显微镜 ( AFM)和俄歇分析得到 :氧化的多孔硅的膜厚已达 2 1 .2μm;表面粗糙度在 1 nm以内 ,Si和 O的组分比为 1∶ 1 .90 6.这些结果表明 ,用氧化多孔硅方法制备的厚 Si O2 膜满足低损耗光波导器件的要求     

低介电常数多孔二氧化硅薄膜的制备与性能研究

利用Sol-Gel的方法制备了多孔二氧化硅薄膜。通过优化薄膜制备工艺,实现了多孔二氧化硅薄膜厚度在450nm～3000nm范围内可控,薄膜孔率为59%。用FTIR光谱分析了不同热处理温度下多孔二氧化硅薄膜的化学结构。研究了多孔二氧化硅薄膜的介电常数、介电损耗、漏电流等电学性能,结果表明多孔二氧化硅薄膜本征的介电常数为1.8左右,是典型的低介电常数材料。并通过原子力显微镜对薄膜的表面形貌进行了表征。     

利用SiO2颗粒增强薄膜太阳能电池中硅膜对入射可见光的吸收

以正硅酸乙酯(TEOS：Tetraethoxysilane)、氨水、乙醇(EtOH：Ethyl Alcoh01)、去离子水为原料，采用溶胶-凝胶法，在普通玻璃衬底的上表面制备出一层最大粒径在400nm左右的SiO2颗粒，利用这层颗粒对可见光的散射作用，提高Si薄膜对入射可见光的吸收率。在相同的沉积条件下，分别在带有该层颗粒的玻璃和普通玻璃的E表面沉积了同样厚度的Si薄膜，制成两组样品。通过比较这两组样品在可见光波段的漫反射率和透射率以及Si薄膜样品的暗电导和定态光电导，证明该层颗粒增强了Si薄膜对入射可见光的吸收，有一定的实用前景。     

MgO缓冲层对Si衬底上制备Fe3Si薄膜性能的影响

采用磁控溅射方法和热加工工艺在n型Si衬底上溅射不同厚度的MgO层并制备Fe-Si薄膜层,退火后形成Fe3Si/MgO/Si多层膜结构.利用MgO缓冲层对退火时Si衬底扩散原子进行屏蔽,并分析MgO层对Fe3Si薄膜结构和电学性质的影响.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪对Fe3Si薄膜的晶体结构、表面形貌、断面形貌和电阻率进行表征与分析.研究结果表明:当MgO层厚度为20 nm时生成Fe0.9Si0.1薄膜,当厚度为50,100,150和200 nm时都生成了Fe3Si薄膜,生成的Fe3Si和Fe0.9Si0.1薄膜以(110)和(211)取向为主.随MgO缓冲层厚度增加,Si衬底扩散原子对Fe3Si薄膜的影响减小,Fe3 Si薄膜的晶格常数逐渐减小,晶粒大小趋向均匀,平均电阻率呈现先增大后减小趋势.研究结果为后续基于Fe3 Si薄膜的器件设计与制备提供了参考.     

非晶态SiO2过渡层对生长C轴取向LiNbO3薄膜的影响

采用磁控溅射方法,在Si衬底和LiNbO3薄膜之间引入SiO2过渡层制备LiNbO3薄膜。采用X射线衍射（XRD〉、傅里叶变换红外吸收光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）对LiNbO3薄膜的结晶取向、组成成分和表面形貌进行了表征,重点研究了非晶态SiO2过渡层对LiNbO3薄膜C轴取向的影响。结果表明,非晶态S...     

二甲基甲酰胺对多孔SiO_2薄膜结构和光学性能的影响

在碱性催化条件下正硅酸乙酯的溶胶体系中,引入二甲基甲酰胺(DMF)进行原位共溶胶凝胶,并结合常压干燥工艺制备多孔SiO2增透薄膜。利用Netzsch热分析仪研究了干凝胶在干燥过程中的热稳定性、用扫描电子显微镜(SEM)对样品薄膜的形态结构进行了表征,用分光光度计考察了DMF对膜层增透性能的影响。实验结果表明,DMF能有效防止凝胶的开裂,抑制颗粒团簇的产生,使胶粒聚联成大的网络结构,提高了成膜性能;DMF的加入能提高薄膜的透射率,使膜层在300～1000nm范围内透射率达99%以上。     

MMIC用NiFe-SiO_x磁性金属颗粒膜电感研究

在蓝宝石基的氮化镓衬底上采用射频磁控溅射结合剥离的方法制作了NiFe-SiOx磁性金属颗粒膜,利用PECVD淀积绝缘层,制备出"SiN绝缘层/NiFe-SiOx薄膜/SiN绝缘层/金属线圈"结构的平面电感。测试表明,对于单圈电感,与无磁膜结构相对比在1 GHz时电感量有30%的提升,且对Q值影响不大;对于多圈电感,电感量与电感结构密切相关,当磁膜同时存在于线圈下和线圈之间时对电感量提升最大,但截止频率较低;而磁膜在电感线圈正下方的结构对电感量提升较前一种磁膜电感低,但截止频率较前一种磁膜电感高。     

Transparent and Robust Silica Coatings with Dual Range Porosity for Enzyme‐Based Optical Biosensing

Hierarchically porous transparent silica coatings combine large specific surface area with enhanced pore accessibility for optical biosensing. This paper describes a versatile approach to fabricate optically transparent silica coatings with multiscale porosity. Thin films (around 1 μm in thickness) of an aqueous suspension of primary silica aggregates form a mesoporous, interconnected matrix, and sacrificial polymer particles template well‐defined, discrete macropores with high structural integrity. The total surface area achieved is around 200 m² g^?1 with mesopore sizes of 20–40 nm and macropores of 250 nm, with a total porosity of 84%. The macro/meso dual range of porosity allows enhanced biocatalyst loadings of l ‐lactate dehydrogenase for detection of lactate. The functionalized films showed a linear response within the range of interest of 1–20 × 10^?3m of lactate. These biosensing coatings therefore strongly enhance sensitivity, speed and reliability of optically based lactate detection as compared to classical thin films with monomodal mesopore structure. Particle‐based simulations and experiments reveal that both the location and connectivity of the macropores control the biosensing performance. The coatings and procedure presented here are versatile, scalable, inexpensive, and are therefore compatible with a wide range of deposition techniques suitable for industrial and health care applications.     

缓冲层厚度对透明导电薄膜ZnO:Zr性能的影响

利用直流磁控溅射法在有ZnO:Zr缓冲层的水冷玻璃衬底上成功制备出了ZnO:Zr透明导电薄膜,缓冲层的厚度介于35～208 nm.利用XRD、SEM、四探针测试仪和紫外-可见分光光度计研究ZnO:Zr薄膜的结构、形貌、电光性能.结果表明,薄膜的颗粒尺寸和电阻率对缓冲层厚度具有较强的依赖性.当缓冲层厚度从35 nm增加到103 nm时,薄膜的颗粒尺寸增大,电阻率减小.而当缓冲层厚度从103 nm增加到208 nm时,薄膜的颗粒尺寸减小,电阻率增大.当缓冲厚度为103 nm时,薄膜的电阻率最小为2.96×10-3 Ω·cm,远小于没有缓冲层时的12.9×10-3 Ω·cm.实验结果表明,在沉积薄膜之前先沉积一层适当的缓冲层是提高ZnO:Zr薄膜质量的一种有效方法.     

Synthesis and characterization of porous polymeric low dielectric constant films

This paper reports the synthesis and dielectric properties of a porous poly(arylether) material with an ultra-low dielectric constant for interlayer dielectric applications in microelectronics. The porous polymer films were successfully fabricated by a method of organic phase separation and evaporation. A dielectric constant k of 1.8 was achieved for a porous film with an estimated porosity of 40% and average pore size of 3 nm. Electrical and mechanical properties as well as coefficient of thermal expansion for both dense and porous polymer films were measured.     

铝阳极氧化膜多孔质结构的电镜研究

本文针对研究开发新型自润滑阳极氧化铝功能材料的要求，用ＴＥＭ系统考察了在二种不同酸性溶液中生成的铝阳极氧化膜的微观多孔质结构，确定了孔的形态和孔隙率；并用电子束诱导结晶化的方法￣［１］确定了铝阳极氧化膜的物相结构为非晶态ｒ－Ａｌ＿２Ｏ＿３。此外，还用ＨＲＥＭ对阳极氧化膜与铝底材之间的界面进行了研究，发现了过渡层的存在，过渡层厚约４ｎｍ。