用扫描热显微镜测量亚微米尺度的局域热参数分布

从集总参数模型出发 ,分析了热敏电阻型热探针的热传导机制和热物性测量机理 ,说明了扫描热探针的信号与样品表面温度 ,样品与探针间的热阻以及样品热导率等因素有关 .在不同的工作条件下 ,可用以进行表面的温度分布和局域热导分布等热参数的测量 .把扫描热显微镜用于半导体激光器结区温度分布和室温下热桥样品的实际测量 ,得到的热象图提供了亚微米尺度的热参数信息     

用扫描热显微镜测量亚微米尺度的局域热参数分布

从集总参数模型出发,分析了热敏电阻型热探针的热传导机制和热物性测量机理,说明了扫描热探针的信号与样品表面温度,样品与探针间的热阻以及样品热导率等因素有关.在不同的工作条件下,可用以进行表面的温度分布和局域热导分布等热参数的测量.把扫描热显微镜用于半导体激光器结区温度分布和室温下热桥样品的实际测量,得到的热象图提供了亚微米尺度的热参数信息.     

红外光热吸收成像技术在碲锌镉材料检测中的应用

红外光热吸收效应作为一种无损伤非接触的检测技术,已经被广泛用于硅等半导体材料中的微缺陷表征分析.采用光热吸收技术对碲锌镉晶体中的缺陷进行扫描成像分析时发现了一种连续性的光貌相条纹,并对这些条纹的形成机理进行了研究.研究表明碲锌镉晶体中的这种连续性条纹源自于光热测试系统中入射光的干涉,这种干涉和入射光参数、测试样品的厚度、禁带宽度以及热导率等材料特性密切相关.最后,实验通过优化红外光热吸收测量系统获得了碲锌镉材料中的微缺陷结构及其在样品深度方向的三维分布图像.     

铜铅合金的扫描开尔文探针显微镜研究

本文用扫描开尔文探针显微镜（SKPM）在具有相分离结构的磁控溅射铜铅合金样品上进行测量分析,得到了合金薄膜的表面形貌和与微观组份分布相关的表面电势差信息。运用SKPM技术分析了铜晶料对合金中粒子生长的影响。该分析方法无需复杂的样品制备过程,不会破坏样品,对于宏观上具有确定组分的微观相分离样品,可以由表面电势差像得到不同相的微区分布。比其它常规的分析手段有更高的分辨率、能获得更多的材料微区结构、组份与性能间关系的信息。     

重掺硅（111）表面的微缺陷

利用电化学扫描隧道显微镜和扫描隧道谱对ｎ型硅抛光片（１１１）表面的微缺陷和表面电子结构做了初步研究。大量Ｓｉ表面不同部位的ＳＴＭ表面形貌象表明，抛光片中粗糙度的为几个纳在面积平整区与许多不规则微缺陷区共存。轻掺Ｓｉ（１１１）表面较为平整，微结构边缘平滑，尺寸较大；重掺Ｓｉ表面微缺陷密度高，结构复杂，平整度明显降低。同时观察到大量有规律的缺陷。     

Si~+/B~+双注入单晶硅的快速热退火

用四探针法、扩展电阻法、背散射沟道谱和二次离子质谱等测试分析手段研究了Ｓｉ＋ ／Ｂ＋ 双注入单晶硅的快速热退火行为。结果表明：Ｓｉ＋ 预非晶化注入能有效地抑制注入硼原子的沟道效应;快速热退火Ｓｉ＋ ／Ｂ＋ 注入样品,其注入损伤基本消除,残留二次缺陷少,硼原子电激活率高;优化与控制快速热退火条件和Ｓｉ＋ ／Ｂ＋ 注入参数,制备出了电学特性优良的浅ｐ＋ ｎ 结,其二极管反偏漏电流仅为１．９ ｎＡ·ｃｍ － ２（－ １．４Ｖ）。     

圆柱铁氧体微裂纹的激光扫描热成像检测

针对用激光局部加热试样引起的横向热流检测裂纹,对低热导率材料表面的微小裂纹成像信噪比较低的问题,提出基于相邻热信号比较的圆柱铁氧体表面微裂纹检测算法。基于几何模型重构运动的圆周表面各点热信号,以激光扫描方向相邻点热信号的欧氏距离作为特征进行成像。仿真分析确定热信号裁剪区间、参考信号位置等算法参数。对6个具有5~35 m宽度自然裂纹的样品进行实验,结果表明,在线激光2.66 mm/s的扫描速度下,裂纹成像信噪比相比常规方法提高1~2倍,可清晰成像出裂纹的形状。     

功率器件瞬态热特性的激光探针无损测试

报道了一种弱相于激光干涉测温方法．以１．３μｍＩｎＧａＡｓＰ半导体激光为微探针．实时测量了功率晶体管内部结点的瞬态热特性，该方法具有响应速度快、完全非侵人性、空间分辨率高、测温范围广等优点，适合于测试Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等材料的功率电子和光电子器件的瞬态热特性．     

化学镀层的扫描开尔文力显微术(SKFM)研究

首次在化学镀样品上成功地实现了扫描开尔文力显微镜的测量，得到了化学镀层表面形貌以及与微观组分分布相关的表面电势差信息。该分析方法没有复杂的样品制备过程，不会破坏样品的原始状态，对于宏观上具有确定组分的微观相分离样品，可以由表面电势差得到不同相的微区分布。比其它的常规分析手段有更高的空间分辨率，能获得更多的材料微区结构、组分与性能间关系的信息。     

磁力显微镜在钢铁材料磁畴分析中的应用

扫描探针显微镜（SPM）是通过探测针尖与样品间不同的相互作用力而获得表面的不同性质，在扫描探针测量技术上发展起来的磁力显微镜（MFM）主要用于材料表面的磁场力分布。     

轧辊表面激光重熔热障涂层抗热冲击性能研究

为了提高轧辊表面涂层的抗热冲击性能、延长其高温条件下的使用寿命,采用5kW CO2激光器,对轧辊表面等离子喷涂热障涂层进行了重熔处理。利用扫描电镜和能量色散谱仪,观察激光重熔涂层的涂层形貌和微观结构, 对分界面元素进行了微区成分分析。将试样在1000℃下保温10min后,放入常温(25℃)水中激冷,探究其抗热冲击性能,并与等离子喷涂涂层进行了对比。结果表明,经激光重熔后,涂层孔隙、裂纹明显减少,涂层质量明显提高;涂层与基体之间在一定程度上实现了冶金结合,结合强度明显提高;开始出现裂纹以及最终失效时的冲击循环次数由原来的14次和32次分别提高到43次和94次。该激光重熔工艺有助于提高涂层的热冲击性能,可延长轧辊的使用寿命。     

缺陷尺寸对红外热波技术缺陷深度测量的影响研究

缺陷深度测量是脉冲红外热波技术定量测量的一个重要应用,常用的几种测厚方法都是基于一维热传导模型。而实际测厚都是针对有限缺陷尺寸,因而三维热扩散会对深度测量产生一定影响。文中以表面阳极化处理后的铝和玻璃钢材料为例,采用脉冲红外热波技术作为实验方案。提取所获得的热图序列不同缺陷宽度位置处热波降温数据,利用这些数据近似模拟不同深度缺陷在相同缺陷尺寸时受到不同程度的三维热扩散影响。通过研究一维热传导理论模型分析了3种常用方法的测厚原理,并建立了测厚特征时间与缺陷深度平方线性关系。结果表明:缺陷尺寸对各线性关系的斜率和截距均有影响,且热扩散系数较小材料的斜率明显大于热扩散系数较大材料。     

Phosphorus-overpressure rapid thermal annealing of indium phosphide

A rapid thermal annealing technique for InP is described in which a controllable phosphorus overpressure, generated by heating red phosphorus, suppresses the dissociation of InP at required annealing temperatures. Two annealing configurations were used to independently study the effects of phosphorus overpressures, anneal temperatures and gas flow rates on the post-anneal electrical and morphological properties of low dose Si-implanted InP:Fe. The advantage of phosphorus overpressure annealing over close-contact annealing is shown, and comparison is made with Si₃N₄ encapsulated annealing. Gas flow velocities close to the sample are found to significantly affect the surface morphology, and a static layer immediately above the sample is found to be beneficial.     

单个脉冲作用下熔融石英的温度和热应力研究

理论研究单个激光脉冲作用光学材料的温度和热应力分布模型,根据脉冲特征,分别建立适用于短脉冲和长脉冲的温度分布模型;进一步建立单个脉冲作用下的热应力模型。以熔融石英为例数值计算和分析了单个脉冲作用下的温度和热应力分布。研究结果表明,如果只求解单脉冲结束时的温度分布,长脉冲和短脉冲模型计算结果一致。单个激光脉冲辐照熔融石英,材料温度升高,如果温度达到材料融化或汽化温度,将导致材料的熔融汽化破坏,另一方面,在焦点区域温升不均匀,将导致热应力产生,如果热应力达到材料的力学破坏阈值,将诱导材料的热应力损伤。     

非球面透镜弥补棒状激光晶体热效应的研究

研究了激光二极管侧面泵浦Nd:YAG晶体的热效应.通过热传导方程,获得了Nd:YAG晶体内部的温度分布.分析了温度梯度和热应力对激光棒的影响,得到了在激光器运行时激光棒内的折射率分布.在谐振腔内,作为光学元件的激光晶体必然产生像差.计算了Nd:YAG晶体棒沿径向的光学路径差(OPD)用以量化像差.通过实例演示了此种方法...     

探测束非聚焦CW交叉束热透镜的理论分析

本文基于把样品池当作薄位相板,运用傅里叶光学理论,对探测束非聚焦CW双束正交热透镜构型进行了理论分析,预示了由此构型产生的热透镜特性。     

碳纳米材料在导热聚合物复合材料中的应用

介绍了三种具有较高热导率的碳纳米材料:碳纳米管、纳米石墨片及纳米碳纤维的结构与导热性能,概述了三种碳纳米材料在改善聚合物复合材料导热性能方面的应用,重点分析了碳纳米材料的种类、用量、表面改性方法及复合材料的制备方法对聚合物复合材料热导率的影响,并对含碳纳米材料的导热聚合物复合材料未来的发展方向进行了分析与展望。     

热容模式下片状激光介质瞬态温度及热应力分析

为了研究激光介质热畸变对固体热容激光器的影响,数值计算了高功率激光二极管阵列抽运片状激光介质的瞬态温度场和热应力分布。结果表明,在相同的抽运功率密度下,激光介质中的温度分布和热应力分布不仅与激光介质几何构型及抽运光空间分布有关,还与抽运光斑在介质表面的填充因子密切相关。当抽运光斑未充满激光介质时,介质的表面靠近边缘处会出现大的拉应力集中,并且介质表面的最大轴向位移和最大拉应力随光斑填充因子增大而增大;而当抽运光充满介质时,表面是压应力,较小的拉应力存在于介质内部。     

激光辐照CCD温度场与热应力场的研究

为了研究了激光与CCD传感器的作用过程及损伤机理,采用有限元分析的方法,对波长1.06μm的连续激光辐照行间转移型面阵CCD进行了理论分析和仿真研究。以基底Si表面激光辐照区域为热源建立热力耦合模型,模拟得出了CCD的温度分布和热应力分布。通过对比分析其组成材料的温度损伤和应力损伤所发生的时间,发现应力损伤先于温度损伤。结果表明,作为固定边界和自由边界的交汇处,基底Si下表面边缘处热应力于激光作用0.1s时最先超过破坏阈值120MPa,发生应力破坏; Si材料产生由下表面边缘向中心的滑移,基底逐步脱离固定; 激光作用0.3s时,遮光Al膜与SiO₂膜层也因热应力超过两种材料的附着力100MPa,而产生沿径向由内向外的Al膜层剥落的应力破坏行为,这种行为将加快基底Si材料的滑移,最终致使整个CCD因脱离工作位置而失效。该研究成果为CCD传感器的激光损伤及防护提供了理论依据。