单晶硅表层机械力学特性的各向异性分析

为探究挠性筋结构单晶硅材料的各向异性特性以及KOH腐蚀工艺对其力学性能的影响规律,进行纳米压痕实验,并结合原子力显微镜观察单晶硅表层3个主晶面上压痕裂纹形貌随晶向的变化规律,分析单晶硅材料表层弹性模量、硬度、断裂韧性等机械力学特性参数在(001)、(110)及(111)3个主要晶面上沿各个晶向的变化规律;分析挠性筋结构单晶硅材料(001)晶面的KOH腐蚀工艺对其材料表面机械特性的影响规律.结果表明:挠性筋单晶硅在(001)晶面上弹性模量的各向异性变化幅度明显,硬度及断裂韧性各向异性的变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(110)晶面弹性模量和断裂韧性的各向异性变化幅度明显,硬度各向异性变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(111)晶面硬度值、弹性模量及断裂韧性参数的变化幅度幅值均较小;确定了单晶硅表层3个晶面裂纹最易扩展的晶向方向,KOH腐蚀工艺使得单晶硅表面质量降低,腐蚀后暴露的表面微裂纹、缺陷等会使得单晶硅(001)晶面表层硬度、断裂韧性降低,从而降低了挠性筋结构的实际断裂强度.     

Relation between etching profile and voltage–current shape of sintered SiC etching by atmospheric pressure plasma

Sintered silicon carbide (SiC) was etched by a dielectric barrier discharge source. A high voltage bipolar pulse was used with helium gas for the plasma generation. One stable filament plasma was generated and could be used for SiC etching. As the processing gas (NF₃) mixing rate increased, the width and depth of the etching profile became narrower and deeper. The differentiated V–Q Lissajous method was used for measuring the capacitances (C_eq) of the electrode after the plasma turned on. The width of the etching profile was proportional to C_eq. As the current peak value I_smx of the substrate current increased, the volume removal rate of SiC increased. The etch depth was proportional to the ratio of I_smx to C_eq. Additionally, because of the different characteristics of the plasma disks on SiC substrate by the voltage polarity, the etching profile was unstable. However, in high NF₃ mixing process, the etching profile became stable and deeper.     

X射线荧光光谱法测定氧化铝中杂质含量的质量控制方法

为满足本公司生产需求,实验室采用X射线荧光光谱法(XRF)测定氧化铝中SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O含量,而XRF检测结果的准确性取决于日常质量控制效果。工作中总结出一套以XRF设备分析原理为基础结合氧化铝中SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O测定经验的有效质量控制方法,论述了质量控制计划制定的依据及质量控制方法选择的原则,从仪器设备检测状态控制、样品制备方法选择、XRF漂移校正、标准样品检测、方法比对、人员比对及留样再测等方面详细介绍了内部质量控制方法,同时运用实验室间比对及测量审核两种外部质量控制方法对内部质量控制效果进行检验。通过统计分析内外部质量控制数据,发现实验室用XRF测定粉末压片法制样的氧化铝中SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O含量,检测结果准确可靠,证明质量控制方法有效。该套质量控制经验对于XRF测定其他材料中杂质元素含量的质量控制方法的建立同样具有参考借鉴意义。     

钼蓝分光光度法联合测定铁矿石中磷和二氧化硅

以往铁矿石中磷和二氧化硅含量的测定需要分别采用钼蓝分光光度法。在使用磷钼蓝分光光度法时,常会因钒、砷等的干扰使得磷测定结果不准确,需要将样品再处理后才能测定。实验采用石墨垫底铁坩埚,碳酸钠和硼酸混合熔剂高温熔融铁矿石,使铁矿石样品分解彻底,再分别采用铋磷钼蓝和硅钼蓝分光光度法测定磷和二氧化硅含量,从而实现了采用钼蓝分光光度法联合测定铁矿石中磷和二氧化硅。干扰试验表明,在高温熔融时,石墨可将钒(V)还原为钒(III),使样品中钒不干扰磷的测定;显色液中加入15mg硫代硫酸钠溶液可将砷(V)还原为砷(III),继而消除砷对磷测定的干扰。磷的质量浓度在0~3μg/mL范围内遵守比尔定律,校准曲线的线性相关系数为0.9999,表观摩尔吸光系数为2.242×10⁴ L·mol^-1·cm^-1;二氧化硅的质量浓度在0~5μg/mL范围内遵守比尔定律,校准曲线的线性相关系数为0.9995,表观摩尔吸光系数为9.342×10³ L·mol^-1·cm^-1。方法中磷和二氧化硅的检出限分别为0.0026μg/mL和0.0081μg/mL。按照实验方法测定6个铁矿石标准样品中磷和二氧化硅,磷测定结果的相对标准偏差(n=8)小于5%,相对误差小于2%;二氧化硅测定结果的相对标准偏差(n=8)小于2%,相对误差小于1.5%。按照实验方法测定5个铁矿石样品中磷和二氧化硅,磷测定结果的相对标准偏差(RSD,n=8)小于7%,二氧化硅测定结果的相对标准偏差(n=8)小于1%;磷和二氧化硅的测定值均与电感耦合等离子体原子发射光谱法的测定值相一致。     

高碳硅锰钢的动态力学性能

通过扫描电镜、霍普金森压杆和拉伸试验机等仪器研究了不同温度淬火高碳硅锰钢的组织、变形程度和动态力学性能。研究表明,随淬火温度提高,试验钢中残留碳化物数量减少,在880 ℃时,试验钢的残留碳化物全部溶解。动态力学试验后,880 ℃淬火试样因残留碳化物固溶,动态强度增幅较小,对应变速率不敏感,由均匀变形转为破碎。绝热剪切带内和远离绝热剪切带的区域均存在孔洞,远离剪切带区域的孔洞无序分布,且伴随有均匀分布的碳化物。靠近绝热剪切带区域的碳化物存在分布不均匀的情况,且绝热剪切带内部的孔洞沿着热量传播方向扩展,形成沿剪切带分布的裂纹。     

一种基于MEMS工艺的365 GHz硅微波导垂直转接结构

基于微电子机械系统(MEMS)工艺设计并制作了一种THz垂直转接结构,该结构采用6层硅片堆叠的硅微波导形式。理论分析计算了垂直转接结构的参数,并使用三维电磁场分析软件HFSS对该结构进行了模拟仿真。设计得到了中心频率为365 GHz、带宽为80 GHz、芯片尺寸为10 mm×7 mm×2.7 mm的THz垂直转接结构。给出了一套基于MEMS工艺的硅微波导的制作流程,制作了365 GHz垂直转接结构并对其进行测试。获得的THz垂直转接结构的回波损耗随频率变化的测试结果与仿真结果基本一致。采用MEMS工艺制作的硅微波导垂直转接结构具有精度高、一致性好、成本低的特点,满足THz器件的发展需求。     

稀土元素Ce对取向硅钢热轧钢带组织和织构的影响

对2250 mm热轧生产线生产的取向硅钢热轧钢带的合金体系进行了设计,制定了合理的加热制度和热轧轧制工艺。对添加稀土元素Ce的取向硅钢铸坯和热轧钢带进行了分析,探究了稀土元素Ce对取向硅钢低倍组织、热轧织构及成品磁性能的影响。结果表明,稀土元素Ce能够细化取向硅钢连铸坯低倍组织和热轧显微组织,提高取向硅钢成品磁性能。     

硅渣和玻璃粉直接烧结制备多孔材料的气孔结构与力学性能

以硅渣和玻璃粉为原料,采用粉体直接烧结法制备多孔材料,研究了烧结温度(700~900℃)、烧结时间(15~120min)和升温速率(10~100℃·min^-1)对多孔材料表观密度、气孔率、物相组成、抗压强度的影响。结果表明:气孔结构均匀性随烧结温度的升高而降低;表观密度随烧结温度的升高先减小后增大,随保温时间的延长而增大,随升温速率的增大而减小,气孔率的变化趋势与表观密度的相反;多孔材料的主要物相为玻璃相和硅、SiC、SiO2、Ca2Al2SiO7等结晶相,且结晶度随烧结温度的升高而降低;抗压强度随烧结温度的升高呈先增大后减小的趋势;当烧结温度为750℃,升温速率为30℃·min^-1,烧结时间为30 min时,多孔材料的主晶相为硅和Ca2Al2SiO7,抗压强度最大(1.60MPa),表观密度为0.43g·cm^-3,气孔率为80%。     

Recycling photovoltaic silicon waste for fabricating porous mullite ceramics by low-temperature reaction sintering

In this study, porous mullite ceramics with coral-like structures were fabricated at a low temperature of 900 °C by using photovoltaic silicon waste (PSW) as the silicon source directly. The effects of additive content and sintering temperature on the mullitization reaction of green bodies were studied. The results showed that ammonium molybdate tetrahydrate molybdenum (H₂₄Mo₇N₆O₂₄·4H₂O) as an additive could reduce the reaction temperature for mullitization from 1100 °C to 900 °C. The research on the influence of catalyst on material properties showed that porous mullite ceramics with a flexural strength of 52.83 MPa, a 41.78 % porosity, a sintering expansion rate of 0.49 % and an average pore size of 0.23 μm could be fabricated by introducing 7.5 % H₂₄Mo₇N₆O₂₄·4H₂O at the sintering temperature of 1000 °C. This study develops an environment-friendly recycling method of PSW and provides a new idea for the low-cost preparation of porous mullite ceramics with high purity.