不同淀积温度多晶硅纳米薄膜的压阻特性

重掺杂多晶硅纳米薄膜具有较大的应变系数和良好的温度特性,是制作力学量传感器的理想压阻材料.为优化多晶硅纳米薄膜的压阻特性,就淀积温度对低压化学气相淀积多晶硅纳米薄膜的压阻特性的影响进行了实验研究.在扫描电镜观测和X射线衍射实验基础上,利用隧道压阻模型分析了薄膜结构和压阻特性的关系.结果表明薄膜结构对应变系数的影响非常显著,但对应变系数的温度特性影响却很小.综合淀积温度对压阻特性和电导特性的影响,多晶硅纳米薄膜的最佳淀积温度在620℃左右.     

多晶硅纳米薄膜压阻和电学修正特性

本文制备了不同掺杂浓度的多晶硅纳米薄膜,研究了掺杂浓度对多晶硅纳米薄膜压阻和电学修正特性的影响。利用低压化学气相淀积法制备了不同掺杂浓度的多晶硅纳米薄膜,掺杂浓度分别为1.0*10^20cm-3、2.0*10^20cm-3、4.1*10^20cm-3和7.1*10^20cm-3。利用应变系数测量装置对不同掺杂浓度多晶硅纳米薄膜的应变系数进行了测量,利用恒流源和万用表测量 不同掺杂浓度多晶硅纳米薄膜的电学修正特性。实验结果表明:多晶硅纳米薄膜的应变系数与掺杂浓度有关,应变系数范围:33.38~38.41,利用电学方法能够修正多晶硅纳米薄膜的电阻,最大修正范围可达15.4%,多晶硅纳米薄膜具有较高的应变系数,适用于制作压阻式传感器,电学修正可用来调整多晶硅纳米薄膜的电阻,进而降低传感器的失调。     

膜厚对多晶硅纳米薄膜压阻温度特性的影响

重掺杂多晶硅纳米薄膜具有良好的压阻温度特性,用它制作高温压阻式传感器灵敏度高、成本低,具有广阔的应用前景.为优化多晶硅纳米薄膜的压阻温度特性,本文采用低压化学气相淀积(LPCVD)技术制作了不同膜厚(30～250 nm)的多晶硅薄膜,分别测试了应变系数、薄膜电阻率与工作温度的关系.利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射实验(XRD)对薄膜进行了表征,在此基础上结合隧道压阻模型分析了膜厚对多晶硅薄膜压阻温度特性的影响,结果表明,对于淀积温度620℃、掺杂浓度2.3×1020 cm-3的多晶硅纳米薄膜,膜厚的最佳值在80 nm厚左右.     

化学汽相淀积多晶硅薄膜生长的动力学描述

本文对化学汽相淀积生长多晶硅的过程作了定性描述,经过若干简化后,提出了多晶硅成核模型,根据“液滴”模型进行了晶体生长动力学的分析,此结果在低温成核,高温生长情况下成立。本文未涉及掺杂多晶硅膜的生长问题,它将在另文中讨论。     

多晶SiC薄膜的生长及其压阻特性

在Ａｒ、ＣＨ４的混合气体中用反应性磁控溅射法生长了多品ＳｉＣ薄膜。溅射靶使用了单晶硅片。ＳｉＣ薄膜的生长速率１０～４０ｎｍ／ｍｉｎ。Ａｒ的分压为６０ｍｔｏｒｒ（１ｔｏｒｒ＝１３３．３２２Ｐａ，以下同），ＣＨ４的分压为４０ｍｔｏｒｒ，衬底温度为７５０℃时，薄膜具有显著的多晶特性。杂质浓度、Ｈａｌｌ迁移率、电阻率分别为１０（１８）ｃｍ（－３）、１０ｃｍ（２）／Ｖ·ｓ、１０（－１）１０（－２）Ωｃｍ。压阻系数约为１５。     

多晶硅横向压阻灵敏度的统计分析

本文用统计方法对择优生长的多晶硅横向压阻进行了分析:计算了<100>、<110>、<111>、<211>、<221>、<311>、<331>等低指数晶向择优生长的P型和N型多晶硅横向平均晶粒压阻系数;采用全空间统计平均的方法,计算得到了晶向完全随机的多晶硅横向平均晶粒压阻系数;从欧姆定律和多晶硅晶粒特性出发,推导了多晶硅横向压阻灵敏度的表达式。通过实验测量了多晶硅横向压阻器件的灵敏度及其与角度的关系,证实多晶硅横向压阻灵敏度与器件倾角α符合sin2α的关系。将实验结果与理论分析的结果相比较后,得到了多晶硅的杨氏模量,这些结果表明多晶硅横向压力传感器具有实用价值,并为器件提供了优化的设计方案。     

多晶硅薄膜的结构与电学特性关系的研究

多晶硅薄膜的性质与膜的结构有密切关系。界面结构主要指晶粒尺寸、择优取向及其结构。多晶硅薄膜的结构主要由沉积条件、膜厚、掺杂条件和后来的退火温度和退火时间所决定。本文讨论了用常规低压化学汽相淀积（ＬＰＣＶＤ）方法制备的多晶硅薄膜的结构特性，初步获得了提高多晶硅压力传感器灵敏度及其温度稳定性的条件。     

多晶硅纳米薄膜电学特性的实验研究

用低压化学气相淀积(LPCVD)法淀积了膜厚为60～250nm的多晶硅纳米薄膜,研究了膜厚和掺杂浓度对多晶硅纳米薄膜电学特性的影响。结合扫描电镜(SEM)图片,在电阻率与电阻率温度系数测试结果的基础上,分析了膜厚和掺杂浓度对薄膜电学特性的影响。结果表明:重掺杂多晶硅纳米薄膜具有良好的温度特性,电阻率温度系数可达到1×10-4～3×10-4/℃的水平。     

PECVD 工艺中氮化硅薄膜龟裂研究

PE 氮化硅薄膜优异的物理、化学性能使其在半导体分立器件、IC 电路中常被用作绝缘层、钝化层而使用。然而,氮化硅龟裂问题是影响其作为钝化层使用的阻碍因素,因此,科学的氮化硅工艺条件对其薄膜质量的影响非常关键。给出了等离子体化学气相淀积（PECVD）氮化硅薄膜技术的原理,通过实验验证,确定了诱发氮化硅龟裂现象的原因,优化工艺条件,确定了 PECVD氮化硅的最佳工艺条件,杜绝了龟裂现象对氮化硅作为钝化层使用的影响。     

材锗薄膜的制备及特性研究

报导了用蒸发法制备半导体锗薄膜的工艺条件，薄膜的结晶特性，电学性质及其压阻应和热电效应。     

微型硅压阻式压力传感器研制

结合多晶硅材料的压力敏感特性,通过在硅膜片上沉淀多晶硅压敏电阻及精密的微型化封装工艺,设计了微型硅压阻式土压力和孔隙水压力传感器.传感器通过将硅膜片在压力下的电阻值变化转换为电信号输出,通过标定实验得出:传感器的零点输出小,动态频响高,线性拟合度高,且适用于监测精度要求高的实际工程及受尺寸限制的室内模型试验.     

超磁致伸缩薄膜/光纤的制备及其磁探测性能

采用磁控溅射工艺在光纤表面制备了厚度均匀的TbDyFe超磁致伸缩薄膜。利用马赫 曾德尔干涉仪对TbDyFe超磁致伸缩薄膜/光纤传感器的磁探测性能进行了实验测试。结果表明:在调制频率f=1kHz附近,传感器对磁场具有最大的信号响应;在恒定直流磁场及调制磁场强度小于1kA/m的条件下,输出信号大小随调制磁场强度线性增加;在35～50kA/m的直流磁场范围内,传感器(对应1m长传感臂)可探测的最小磁场变化Hmin=8.6×10-2A/m,若采用分辨力为10-6rad的干涉仪并增加镀膜光纤的长度和薄膜厚度,则可进一步提高传感器的磁探测灵敏度。     

硅压阻式气压高度计的设计与实现

采用硅压阻式压力传感器,以ATmega88PA为控制器设计了气压高度计。内嵌全温度范围的曲面拟合算法进行温度补偿及线性化处理,解决了压力传感器的温漂和非线性问题,并用海拔高度与气压的关系计算高度。测量结果通过RS-485接口发送给上位机。测试结果表明,该气压高度计压力测量误差优于0.50‰,分辨率为0.01 h Pa,线性度为0.999 9;标准大气环境下高度测量误差为0.16 m,线性度为0.999 8。该气压高度计具有质量小、功耗低、精度高、工作可靠等优点。     

三氧化钨纳米薄膜制备与气敏性能的研究

讨论一种对二氧化氮具有高灵敏性的WO3纳米薄膜的制备方法.当基片温度为室温,溅射混合气体(O2/Ar)的比例为1:1时,用直流反应磁控溅射法制备的薄膜,经过两步热处理(300℃/600℃),得到纳米结构WO3气敏元件.通过XRD、XPS和SEM对该薄膜的晶体结构和化学成分进行分析,用静态配气法测试NO2气敏特性.在Si3N4基片上制备的这种薄膜对空气中较低浓度的NO2(体积分数为0.1×10-5～3×10-5)具有优异的敏感特性和响应特性,最佳工作温度为150℃,在此温度下对其他一些气体(如CO,C2H5OH,NH3)的敏感性很差,显示出良好的选择性.     

中国微米纳米-PdCr薄膜电阻应变计研制及其高温应变敏感性能研究

在航空航天以及核电领域中,准确测量高温部件的应变、疲劳等结构参数十分重要,对满足高温应用环境的高温应变计需求非常迫切.在镍基合金基底上研制了PdCr薄膜电阻应变计,依次在基片上沉积NiCrAlY作为过渡层来增强附着性,沉积YSZ/Al2O3作为复合绝缘层满足绝缘性需求,溅射PdCr合金作为应变敏感层,并采用金属掩模对PdCr敏感层进行图形化,最后沉积Al2O3薄膜层作为高温保护层,并对PdCr薄膜应变计的应变敏感系数(GF)以及高温环境下的表观应变、漂移应变等性能进行了表征.结果表明,不同温度下PdCr薄膜应变计的电阻值随应变呈良好的线性关系;在常温下,其应变敏感系数为1.40;在800 ℃时,应变计的表观应变系数127 με/℃.应变计的电阻值随时间线性减小,导致的漂移应变约为1 800 με/hr,应变敏感系数为1.41.同时,对制备的PdCr薄膜应变计进行了可靠性评估和寿命评估.结果表明,其重复性测量误差约为5.71%,工作寿命超过10 h.     

直流反应磁控溅射WO3薄膜气敏特性研究

用直流反应磁控溅射法制成纳米结构的WO3薄膜气敏传感器,通过XRD,SEM和XPS对该薄膜的晶体结构和化学成分进行分析,研究了不同基片上制备的WO3薄膜的氨敏特性与薄膜厚度、退火温度的关系.实验得到的薄膜粒径大小约30-50 nm,结果表明:在未抛光的三氧化二铝基片上沉积厚度为40 nm的WO3薄膜,经过400℃退火,在体积分数为5×10-5 NH3中的灵敏度达到300,而且气体选择性好,响应-恢复时间短,可以作为理想的氨敏元件.     

对靶磁控溅射制备VO_x薄膜及其退火研究

利用对靶磁控溅射法在玻璃基片上制备VOx薄膜,采用正交实验方法研究了镀膜条件对VOx薄膜电阻温度系数(TCR)的影响,得到优化的镀膜工艺参数,主要包括Ar∶O2为48∶0.4、工作压力恒定为2 Pa、基底的温度为室温27℃、溅射功率保持在180W,在此基础上,进行不同温度条件的真空退火,得到薄膜TCR在-2.5%~-4.5%范围。利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱法(XPS)分析了退火对提高薄膜TCR的作用,并找出VOx薄膜阻值与TCR的优化组合。同时,还观察到薄膜表面形貌的变化以及退火后薄膜中VO2,V2O3,V2O5的比例变化情况,并对其机理进行解释。     

NiCrAlY薄膜应变计的研制

采用射频磁控溅射法在Ni基高温合金拉伸件上制备NiCrAlY薄膜应变计。研究了热稳定处理对NiCrAlY薄膜结构、表面形貌的影响,并且测试了NiCrAlY薄膜应变计的电学与应变性能。结果表明：热稳定处理后 NiCrAlY 薄膜应变计由于在表面形成了一层 Al2 O3膜,具有抗高温氧化的特性,在室温～800℃范围内,应变计电阻同温度呈线性变化,电阻温度系数（ TCR）约为290×10－6/℃,室温下的应变计系数（ GF）为2.1。     

射频磁控溅射功率对Ni-Mn-Ga薄膜成分与形貌的影响

采用射频磁控溅射镀膜技术在P型Si(100)基片上沉积Ni-Mn-Ga薄膜.实验结果表明,射频溅射功率对Ni-Mn-Ga薄膜成分与形貌有显著地影响.Ni含量随溅射功率的升高呈先增加后减少的趋势,Mn含量呈先减少后增加的趋势,Ga含量几乎呈线性减少的趋势.薄膜的价电子浓度(e/a)变化较小.参考英国国家物理实验室数据中有...     

一种MEMS薄膜材料的力学性能测试方法

介绍了一种用于MEMS薄膜材料力学特性测试的单轴拉伸试验方法。其特点是微小试件两端固定,且与加载机构集成在基片上,从而可减少操作工作量,提高对准精度。整个机构以微细加工方法制成,硅类试件以干法蚀刻成型,金属类试件以电镀方法成型,其余加载机构以湿法刻蚀制成。试验表明:使用此机构可以简单且高精度地对薄膜试件进行拉伸试验,获得多项力学性能参数,从而为MEMS器件设计和分析提供可靠的理论基础。