单晶硅受照热中子注量率的双箔活化法测量研究

由于活化箔材料和单晶硅目标核素的活化截面随中子能量的变化曲线形状不同,导致等效2200 m/s热中子注量率的活化箔法确定值与单晶硅目标活化率的对应值存在一定的偏差。为研究活化截面的变化差异对测量的影响,对热中子活化截面均服从1/v规律,但共振积分和2200 m/s热中子活化截面的比值相差较大的Zr箔和CoAl箔进行了测量比较。结果表明,由于超热中子对前者的活化率贡献更大,导致Zr箔确定的值明显高于CoAl箔的值,活化截面的变化差异对测量结果有显著影响。为消除该影响,采用通过两种活化箔确定的值和Stoughton-Halperin约定关系式建立方程组的方法,确定了与单晶硅目标活化率对应的等效2 200 m/s热中子注量率。     

单晶硅在氮离子注入前后的力学性能研究

以微机电系统常用的单晶硅材料和经氮离子注入单晶硅后形成的表面改性层为研究对象,在原位纳米力学测试系统上进行微压痕实验,对样品的表面纳米硬度进行了测试。同时,还通过该仪器的原子力成像功能对实验区域扫描成像,在纳米尺度下观察和分析形貌。结果表明:单晶硅在氮离子注入前后的纳米硬度值与载荷有很大关系。通过对微压痕和原子力图像的分析,表明单晶硅在氮离子注入后的纳米硬度值有所降低,其主要原因是氮离子注入后导致晶格抵抗变形的能力降低。     

碳离子注入对硅片微摩擦学行为的影响

对单晶硅片进行不同剂量的碳离子注入,测量碳离子注入前后硅片的纳米硬度、弹性模量、硅表面与探针之间的摩擦系数和划痕深度以及硅片与Si3N4球的摩擦磨损,研究试样在过程中摩擦系数及磨损量的变化.结果表明,碳离子注入可能导致硅片表面结构的改变,从而影响了力学性能,但改善了微摩擦学特性.碳离子注入剂量为2×1015 ions/cm2时硅片的纳米硬度和弹性模量都明显降低,但其划痕摩擦系数和划痕深度均大于未注入硅片;碳离子注入后硅片的减摩效果和耐磨性能在小载荷下得到了大幅度提高,当载荷达到一定值后,摩擦系数迅速增加并产生磨损痕迹.其磨损机制在小载荷下以粘着磨损为主,在大载荷下以材料的微疲劳和微断裂为主.     

新世纪国内外半导体硅材料的新发展

本文综述了新世纪高速发展的深亚微米级集成电路对硅材料的新要求,以及国内外硅材料的最新研究和发展状况。还叙述了国内外多晶硅和单晶硅材料的生产技术和市场状况。指出了国内存在的差距并提出了发展我国硅材料的建议。     

阿伏加德罗常数测量中单晶硅密度的绝对测量

基于改进型五幅算法,利用压力扫描原理设计出腔长可变式法-珀标准具和柔性铰链微位移平台,实现了标准具腔长和硅球表面与标准具之间的相移测量,建立了一套技术原理新颖、提高潜力较大的相移法精密测长系统.该测量系统对硅球直径的测量准确度优于3 nm,单晶硅密度的测量不确定度达到1×10-7.     

工业无线WIA-PA的单晶硅压力变送器设计

在工业过程自动化现场往往存在布线困难，人员无法到达，电磁干扰强，空间复杂等特点，尤其是油气化工行业^[1],需要一款满足工业现场使用的无线高精度压力变送器对压力、液位的测量与监测，将工业无线WIA-PA通信技术与高精度单晶硅压力测量技术相结合，通过24位高精度A/D采样、线性拟合、温度补偿、滤波算法等流程实现平滑的高精度压力测量，采用电池供电并考虑工业现场防爆要求，在满足工业现场对低速率、成本敏感、局域覆盖、数据量小、长电池寿命的工业现场无线局域网络监控需求的基础上，开发一种满足工业无线WIA-PA通信标准的高精度压力变送器。可以提高工业现场压力测量的信息化、数字化管理水平，大幅降低运维成本，工业无线压力变送器有广阔的应用前景。     

Fuzzy-PID复合控制在单晶硅等径生长中的应用

单晶体生长炉具有非线性和大纯滞后的特点，应用常规PID控制难以实现有效控制，采用Fuzzy-PID复合控制模型，在Windows平台下实现了有效的控制，并给出实时控制的程序设计方法。     

单晶硅纳米磨削亚表面损伤形成机制及其抑制研究

硅晶圆纳米磨削过程中产生的亚表面损伤限制了其使用寿命，亟需研究纳米磨削过程中单晶硅的亚表面损伤形成机制和抑制方法。文章首先建立了单晶硅纳米磨削的分子动力学仿真模型，研究其亚表面损伤形成机制。随后研究了磨削参数对磨削过程中磨削力、磨削温度以及亚表面损伤形成的影响机制。最后提出了单晶硅纳米磨削的损伤抑制策略。结果表明：单晶硅纳米磨削过程中结构相变和非晶化是其主要亚表面损伤形成机制。原始的Si-Ⅰ相在挤压和剪切作用下形成了Si-Ⅱ相、Si-Ⅲ相、Si-Ⅳ相、bct5-Si相以及非晶。磨削深度增加导致了磨削力和磨削温度升高，而磨削速度的增加导致磨削力减小，磨削温度升高。磨削力增大是导致亚表面损伤严重的主要原因，而一定程度的高温有利于抑制单晶硅的亚表面损伤。在纳米磨削单晶硅时，可通过减小磨削深度和提升磨削速度来实现亚表面损伤的抑制。     

基于Bi2O3-B2O3体系的陶瓷结合剂金刚石砂轮制备及其对单晶硅的磨削性能

针对陶瓷结合剂烧结温度高的问题，提出一种基于Bi₂O₃-B₂O₃的新型低温陶瓷结合剂。分析添加纳米SiC和纳米ZrO₂对结合剂物相组成、流动性和力学性能的影响，并探索添加核桃壳粉造孔剂对金刚石砂轮微观形貌的影响；制备基于Bi₂O₃-B₂O₃体系的陶瓷结合剂金刚石杯形砂轮，测试其对单晶硅晶圆片的磨削性能。结果表明：添加纳米SiC会导致陶瓷结合剂中出现一定量的Bi单质，破坏结合剂的[BiO₄]玻璃网络；添加纳米SiC及纳米ZrO₂后，结合剂的流动性降低；随烧结温度上升，结合剂的流动性、抗弯强度和硬度有增大的趋势，在560℃烧结时结合剂的抗弯强度和硬度达到最大。随着造孔剂含量的增大，砂轮中大气孔的数量显著增多、尺寸显著增大。在砂轮线速度为12.56 m/s，工件转速为5.23 m/s，进给速度为0.1μm/s条件下，使用以M10/20金刚石(粒度号为80...