SiC薄膜制备MEMS结构

采用PECVD方法制备了无定形SiC薄膜,在此基础上,以SiC为结构层,利用传统的表面硅牺牲层工艺制作了电容式谐振器以及薄膜残余应力的在片检测结构。对SiC的MEMS结构进一步进行了长时间的腐蚀,以获得SiC材料的腐蚀特性。对SiC材料的力学特性进行了研究。深入探讨了退火工艺、薄膜硅碳原子比对SiC薄膜力学特性的影响,同时对薄膜硅碳原子比与制备工艺参数(包括硅烷、甲烷流量)之间的关系进行了实验研究。     

退火制度对PZT铁电薄膜性能的影响

铁电薄膜的性质对于硅基MEMS器件有重要的影响,鉴于此本文尝试通过改善退火工艺以提高PZT薄膜的铁电和压电性质.采用溶胶凝胶法,在Si/SiO2/Ti/Pt衬底上制备了PZT铁电薄膜.实验中,采用一次退火工艺和每层退火工艺制备了两种PZT薄膜,采用XRD对薄膜的晶体结构进行分析,通过C-V和I-V特性的研究发现,每层退火工艺有助于提高PZT薄膜的C-V性质,并降低漏导电流.     

PECVD氮化硅薄膜内应力试验研究

研究了等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜的内应力.通过改变沉积工艺参数,研究了射频功率、反应气体流量比、栽气体分压比和反应压强对氮化硅薄膜的内应力的影响,并且分析了氮化硅薄膜内应力的形成机制.制备出了应力只有-182.4 MPa的低应力氮化硅薄膜.     

离子束溅射制备SiO2薄膜的折射率与应力调整

基于正交试验方法,系统研究了用离子束溅射法制备SiO2薄膜其折射率、应力与工艺参数(基板温度、离子束压、离子束流和氧气流量)之间的关联性.使用分光光度计和椭圆偏振仪测量SiO2薄膜透过率光谱和反射椭偏特性,利用全光谱反演计算法获得薄膜的折射率,通过测量基底镀膜前后的表面变形量得到SiO2薄膜的应力.实验结果表明,工艺参数对薄膜折射率影响权重从大到小依次为氧气流量、基板温度、离子束流和离子束压,前三者对折射率影响的可信概率分别为87.03％、71.98％和69.53％;对SiO2薄膜应力影响权重从大到小依次为基板温度、离子束压、氧气流量和离子束流,前三者对应力影响的可信概率分别为95.62％、48.49％和37.88％.得到的结果表明,制备低折射率SiO2薄膜应选择高氧气流量、低基板温度和低离子束流;制备低应力SiO2薄膜应选择低基板温度和高氧气流量.     

PECVD中电子能量状态对氮化硅薄膜应力的影响

研究了平板电容式PECVD设备中电子能量状态对氮化硅薄膜应力的影响。通过改变沉积工艺参数，研究了射频功率、载气体分压比和反应压强与电子能量状态之间的联系及电子能量状态变化对氮化硅薄膜应力的影响。最终制备出了应力只有-182．4MPa的低应力氮化硅薄膜。     

PECVD氮化硅薄膜性质及工艺研究

为了制备高质量氮化硅薄膜,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)进行氮化硅的气相沉积,讨论了工艺参数对薄膜性能的影响,验证设备工艺均匀性和批次间一致性。通过高低频交替生长低应力氮化硅薄膜,并检测薄膜应力,对工艺进行了优化,探索最佳的高低频切换时间。研究了PECVD氮化硅薄膜折射率、致密性、表面形貌等性质,制备出了致密的氮化硅薄膜。研究结果表明,PECVD氮化硅具有厚度偏差小、折射率稳定等特点,为其在光学等领域的应用打下了基础。     

退火处理对Ni-Fe合金镀层织构及应力的影响

利用电镀法在2024铝合金上制备了Ni-Fe合金镀层,随后对镀层在490℃进行2小时的退火处理。利用X射线ω扫描技术对退火前后镀层织构进行表征,结果表明：退火后Ni-Fe合金镀层织构类型由退火前的单一（200）织构变为（111）和（200）织构并存;采用掠入射X射线法（Grazing incidence X-ray diffraction,GIXRD）测量薄膜的残余应力,发现未退火的Ni-Fe合金镀层中存在残余拉应力,退火后变为残余压应力,退火工艺对镀层残余应力有很大影响。     

TiNi表面磁控溅射DLC薄膜的纳米压痕与摩擦性能

采用室温磁控溅射技术在TiNi合金表面制备出DLC/SiC(类金刚石/碳化硅)双层薄膜(SiC为中间层),采用拉曼光谱仪、纳米压痕仪和球-盘式摩擦磨损仪研究DLC薄膜的结构、纳米压痕和摩擦性能.结果表明:制备的DLC/SiC薄膜石墨含量高、纳米硬度(5.493 GPa)低、弹性模量(62.2447 GPa)低.在以氮化硅球(半径为2mm)为对摩件,4.9N载荷、室温、Kokubo人体模拟体液润滑下,该DLC/SiC薄膜具有低且稳定的摩擦因数,其平均值约为0.094.     

数字化微喷射技术制备聚合物薄膜电阻

开展了微流体数字化技术制备聚合物薄膜电阻的研究。搭建了聚合物薄膜电阻按需喷射制备系统,将聚乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)聚合物以13.4%的最佳重叠率,按需喷射到RC(Resin-Coating)相纸表面,由聚合物液滴形成的薄膜在相纸表面毛细作用下迅速干燥形成薄膜电阻,并通过退火处理进一步降低薄膜电阻的阻值。实验研究了系统参量对聚合物液滴直径的影响,并通过改变薄膜电阻的行数、列数和层数以及退火处理的条件,制备了阻值为3.5~23.2 MΩ的薄膜电阻。实验显示薄膜电阻阻值和行数近似线性关系,并且随着制备列数和层数的增大而减小,退火处理可以使薄膜电阻的阻值降低10%~40%。以相同制备参数和退火条件制备的薄膜电阻具有较好的一致性,薄膜电阻的阻值随温度的升高而减小并趋于稳定。实验结果表明,基于微流体数字化技术制备聚合物薄膜电阻具有工艺简单、成本低廉、电阻电学性能优越等优点。     

Ti_2AlN薄膜的制备及性能表征

三元氮化物Ti_2AlN因其优良的性能而广泛被科研工作者所关注,但对Ti_2AlN薄膜材料的制备及性能研究较少。采用多弧离子镀技术和真空退火工艺制备Ti_2AlN薄膜,同时对薄膜的耐腐蚀性和高温抗氧化性进行测试及机理分析。试验结果及分析表明:在优化制备工艺下可以制备出耐腐蚀性和抗高温氧化性较好的Ti_2AlN薄膜,与TiN薄膜进行耐腐蚀性能对比,发现Ti_2AlN薄膜具有更加优良的耐腐蚀性能;与TiN薄膜抗高温氧化温度极限值550℃相比,Ti_2AlN薄膜在800℃高温时仍具有明显的抗氧化性能,Ti_2AlN薄膜在高温时表面生成具有致密连续性的Al_2O_3氧化物,使其具有优于TiN薄膜的抗氧化性能,当超过800℃时,基体和氧化层之间产生较大应力差而导致氧化层的脱落和剥离。采用多弧离子镀技术和真空退火工艺可制备出耐腐蚀性和高温抗氧化性优良的Ti_2AlN薄膜,可为Ti_2AlN薄膜的研究提供理论支撑。