氧化的碳化硅颗粒增强铝-镁基复合材料的界面微结构特征

通过FE－SEM（Field Emission-Scanning Electron Microscopy)和TEM（Transmission Electron Microscopy)研究了经高温氧化后的SiC颗粒增强铝镁基复合材料的界面微结构特征。研究表明碳化硅的氧化能够有效抑制铝对碳化硅的侵蚀,其润湿性,基体合金中的Mg与SiC表面的氧化层SiO2极易反应,根据基体合金中Mg的含量形成纳米尺度的MgO或MgAl2O4。     

电子能量损失谱对碳化硅颗粒增强铝基复合材料界面特征的研究

本文利用电子能量损失谱研究了氧化态和原始态碳化硅颗粒增强铝基复合材料的界面特性。讨论了它对复合材料强度的影响。结果发现，氧化处理后碳化硅与铝基体界面上有一ＳｉＯ２非晶层，该非晶层内由于铝的扩散作用而形成铝的浓度梯度。     

碳化硅晶须抗氧化性能的TEM研究

碳化硅是最好的晶须材料之一,在用碳热还原法合成碳化硅纳米晶须时,原料中碳往往过量10wt.%左右。碳过量有利于碳化硅纳米晶须的形成和产率的提高,过量的碳一般采用在空气中高温氧化的方法除去。碳化硅纳米晶须抗氧化性能的好坏,直接影响到脱碳温度和时间的选择,以达到既除去样品中的碳又防止碳化硅纳米晶须大量氧化的目的。本文利用透射电子显微镜对碳化硅纳米晶须的抗氧化性能进行了初步研究。图1是未经空气中氧化的碳化硅纳米晶须的TEM照片,从图中可看出碳化硅纳米晶须的表面光滑,无SiO2包覆层。图2a是在500℃下恒温2h得到的碳化硅纳米…     

SiC粉体表面羟基浓度定量分析

本文建立了一种对碳化硅表面羟基浓度进行定量测定的方法,利用氢化铝锂与碳化硅表面羟基反应产生的氢气体积测定碳化硅表面羟基浓度。经过实验验证,本方法线性相关性良好,相关性系数r=0.99,相对标准偏差小于20%,对于碳化硅表面羟基浓度的测定能够取得满意的结果。本文还研究了氢氧化钠溶液洗涤对碳化硅粉体表面羟基浓度的影响,研究表明氢氧化钠溶液洗涤会使粉体表面羟基浓度增大,并通过沉降实验发现氢氧化钠溶液洗涤有利于增强粉体在水中的分散稳定性。     

大尺寸轻型碳化硅反射镜的凝胶注模成型

利用凝胶注模（Gel-casting）成型技术制备碳化硅反射镜坯体,可以一次性地制备出较大尺寸、复杂结构的碳化硅镜坯,并使镜坯完成轻量化,较大程度地减少镜坯的机械加工难度。制备的碳化硅坯体内部组织均匀、表面平整、不产生裂纹,整体机械性能较强,并具有较好的反应烧结性能。本技术的浆料固相体积分数控制为66%,镜体收缩率〈1.28%,是一种制备大尺寸碳化硅反射镜镜体的良好工艺方法。     

真空反应烧结大尺寸碳化硅反射镜

利用高温真空烧结炉对凝胶注模(Gel-casting)成型的SiC素坯进行反应烧结(RB-SiC),可制备得到光学级别的碳化硅反射镜镜体.测试结果表明,镜体内部结构均匀致密,机械性能优异,烧结线收缩率＜0.23%,直接抛光后的表面粗糙度RMS值优于3 nm,适用于空间大尺寸碳化硅反射镜的制备.     

SiG高温氧化的研究

热氧化是碳化硅晶片工艺中一种常用的工艺,但基于硅工艺的氧化温度一般都相对较低,此温度下,碳化硅氧化缓慢,在很多情况下很难满足工艺需求.利用新设计的高温氧化设备对碳化硅晶片进行不同温度下的氧化实验.实验结果显示,高温下,碳化硅氧化速度加快,温度的增加对氧化速度影响极大,以1 200℃时的氧化速率为基准,1 250℃时的氧化速率是1 200℃时的1.5倍;1 300℃下的氧化速率能达到1 200℃的2倍;而在1 350 ℃时,氧化速度已经将近1 200 ℃时的3倍.     

霍尔离子源辅助制备碳化硅改性薄膜

为进一步提高碳化硅反射镜基底表面光学质量,满足高质量空间光学系统的应用需求,采用电子枪蒸发纯硅,霍尔离子源喷出的氩离子电离甲烷,并辅以离子辅助沉积的方法在反应烧结碳化硅基底上镀制了表面改性用碳化硅薄膜,并对改性膜层进行了光学抛光处理.XRD测试表明:该工艺条件下制备的碳化硅薄膜为α相.通过高分辨率光学显微镜对抛光后的反应烧结碳化硅基底进行缺陷观察,发现改性抛光后基底表面缺陷和孔洞明显减少.原子力显微镜粗糙度测试的结果表明:改性抛光后基底表面粗糙度降低到了0.867nm(nms).通过分光光度计测量,证明了改性后抛光的反应烧结碳化硅基底表面的散射还不到未改性而直接抛光的反应烧结碳化硅基底的1/8.在经过液氮和沸水循环5次的温度冲击实验后,薄膜无龟裂和脱落,说明该改性用碳化硅薄膜与基底结合牢固.测试结果表明:该应用霍尔离子源辅助制备碳化硅改性薄膜的方法能够大幅提高碳化硅基底表面光学质量,是进行碳化硅基底表面改性的一种有效的新方法.     

碳化硅表面硅改性层的特性研究

为了获得具有高质量光学表面的非球面碳化硅反射镜,需对碳化硅反射镜表面进行改性。介绍了离子束辅助沉积硅的碳化硅表面改性技术。对改性样片表面硅改性层的机械性能、光学加工性、表面粗糙度及反射率等特性进行研究。实验结果表明,碳化硅表面的硅改性层具有优良的机械性能和良好的光学加工性。光学抛光后,碳化硅表面硅改性层的表面粗糙度为0.85nm[均方根(RMS)值],在可见光波段反射率最高可达98.5%(镀银反射膜)。采用数控加工方法对口径为Ф600mm的表面改性离轴非球面碳化硅反射镜进行加工,最终反射镜面形精度的RMS值达到0.018λ(λ=0.6328μm),满足高精度空间非球面反射镜的技术指标要求。     

溅射碳化硅薄膜的热氧化

本文报导了碳化硅膜的物理性质和氧化性能。这些薄膜用一个化学计算比例的合成靶射频溅射在热氧化硅衬底上。经1100℃氢退火以后,碳膜的折射率很接近于2.65的体值。用卢瑟福背散射光谱测定法,二次离子质谱测定法和X射线衍射技术研究了膜结构和合成性能。这些膜在900°～1100℃下,用湿氧和干氧进行氧化,其时间有的长达16小时。依据温度的高低及时间的长短,碳化硅膜的氧化速率大约比单晶硅(100)的低2～11倍。碳膜上长出的氧化层经测定是氧化硅。经计算,湿氧和干氧氧化的平均激活能分别为50和43.5千卡/克分子。研究了用CF_4/O_2和NF_3等离子体制碳化硅薄膜图形。分析了在SiC/SiO_2/Si结构的场氧产生的“鸟咀”剖面。     

碳化硅单晶衬底超精密抛光关键技术研究

就目前而言,碳化硅抛光方法依旧存在损伤大、效率低、有污染等问题,因此研发一种高精高效单晶碳化硅表面抛光技术极为重要。文章提出光催化辅助化学机械抛光与机械研磨组合的工艺技术,获得表面粗糙度约为0.47nm,基本能够满足超光滑、低损伤且高效的抛光要求。     

西安理工大学电子工程系＆陕西省新型半导体材料与设备工程研究中心

西安理工大学电子工程系＆陕西省新型半导体材料与设备工程研究中心碳化硅研究组从事半导体碳化硅晶体生长技术及生长设备研究开发10余年，开发成功具有自主知识产权的TDL16型碳化硅晶体生长设备和生长工艺，并成功制备出多个直径46-58mm的6H-SiC体单晶。     

碳化硅光学表面抛光机理研究

碳化硅光学反射镜已经在国民生活各个领域得到广泛应用,但是其抛光机理尚不明确。对碳化硅光学表面抛光机理进行了研究。介绍了陶瓷材料的磨削机理——压痕断裂模型。应用压痕断裂模型分析了理想状态下的碳化硅抛光过程,并研究了实际抛光过程中碳化硅光学表面的抛光机理。     

精密数控抛光碳化硅表面去除特性研究

计算机数控精密机械抛光技术是制造高精度、高质量光学元件表面的主要技术之一。然而,对于碳化硅材料表面去除特性方面的研究却相对较少。在航天航空领域中,陶瓷类材料碳化硅的应用较为广泛。针对计算机数控精密机械抛光技术,根据一系列的抛光实验,研究并总结出碳化硅材料表面的去除机理。基于选择不同等级的四种变量参数:抛光磨头转速、抛光压力、磨头补偿量和抛光头角度,分析碳化硅材料表面的去除趋势。采用Taguchi方法可以有效优化实验设计参数、减少实验整体次数。结果表明:文中总结出对应的抛光参数组合和材料表面的去除特性,确保加工出高质量表面的碳化硅材料。     

氧化铝陶瓷的表面处理对爬弧特性的影响

经过系统的研究，我们已经弄懂了高纯多晶氧化铝陶瓷表面光洁度与表面爬弦特性之间的关系，机械加工的样品一般用碳化硅砂轮（６０到６００粒度）和金刚石研磨膏（１５到０．２５μｍ）进行机械抛光，使用碳化硅砂轮抛光的样品显示线性关系，击穿强度随表面粗糙度的下降而增加，然而，经过金刚石研磨膏抛光的样品没有显示出相似的特性，我们发现用金刚石抛光样品所采用的抛光顺序对样品表面的击穿特性有很大的影响，采用习惯的正向顺     

生箔夏季易氧化原因分析

夏季是电解铜箔生产最困难的时期，存在的主要问题是生箔表面极易氧化，在我国南方从五月至十月，北方从六月至九月是生箔表面易氧化的时侯。其它时间会好一些，最好是冬季，不但生箔不氧化，阴极辊表面腐蚀也十分缓慢，在电解槽里生产周期较长。     

碳化硅表面亚微米减反射结构及其制作工艺北大核心

创新性地提出一种经济高效的碳化硅表面亚微米减反射结构制作工艺,即＂黑碳化硅技术＂。该方法无需光刻,采用非完全后烘的光刻胶微掩膜反应离子刻蚀（RIE）工艺,克服了碳化硅材料由于高硬度和高化学稳定性而无法采用传统硅材料湿法工艺的困难。利用该技术,已在4英寸（1英寸=2.54 cm）4H-SiC单晶片表面成功制作出网格状亚微米阵列结构,其深度为200-300 nm。测试结果表明,该结构可以在390-800 nm的波长范围内使SiC表面平均反射率至少降低20%。可以应用于SiC材料制作的中间带太阳电池及紫外探测器件,提升器件的量子效率;或作为高功率GaN LED的生长衬底,增强LED的光出射效率。     

提高反应烧结碳化硅反射镜光学性能的研究

反应烧结碳化硅(RB-SiC)是一种性能良好的反射镜镜胚材料,但其固有的一些缺陷导致未经特殊处理无法获得光滑的光学表面。使用X射线衍射(XRD)测试了反应烧结碳化硅试片的晶体结构,结果表明其主要成分为多晶态碳化硅和多晶态硅。扫描电子显微镜和原子力显微镜的测试结果指出镜胚表面残留的孔洞及抛光形成的台阶是造成散射降低光学性能的原因。通过等离子辅助沉积技术在反应烧结碳化硅表面镀制了一层硅改性层,消除了缺陷,再精细抛光硅改性层,获得了质量良好的光学表面。自行搭建的总积分散射仪对镀制硅改性层前后的反应烧结碳化硅表面进行了测量,总积分散射分别为9.37%和1.84%,改性后数值降低到改性前的1/5。反应烧结碳化硅反射镜光学性能得到了明显提高,接近抛光良好的K9玻璃。     

硅场发射二极管阵列的实验研究

介绍了Ｐ型硅场发射二极管阵列的工艺与实验研究，并讨论了硅发射体表面薄氧化层对其伏安特性的影响。     

紫外光催化振动复合抛光

为了满足工业领域的不同要求,研究了碳化硅(SiC)陶瓷超光滑表面且无表面损伤的抛光工艺,提出了一种紫外光催化振动复合抛光新方法。基于紫外光催化反应理论,论述了光催化振动复合抛光的加工机理,进行了不同的实验。首先进行了甲基橙降解实验,研究了光催化振动复合抛光氧化性对振动的依赖关系;接着进行了紫外光催化振动复合抛光对比实验,研究了振动前后SiC的抛光效果,验证了新抛光方法的有效性。实验结果表明,光催化反应生成的强氧化性羟基自由基能够将高硬度的SiC氧化成质地较软的二氧化硅,振动的引入减少了光催化反应中光催化剂的团聚,提高了抛光过程中氧化和去除的均匀性,从而提高了抛光过程中SiC的表面质量,最终获得了粗糙度为31~39 nm的光滑表面。