WO3对零膨胀锂铝硅封接玻璃流动性的影响与作用机理

密封连接石英玻璃被广泛应用于航空航天、半导体加工以及微机电系统真空连接等领域。改进的低膨胀Li₂O-Al₂O₃-SiO₂(LAS)系微晶玻璃可以用于封接石英玻璃,但存在流动性不佳的难题。本文通过掺入WO₃对LAS系微晶玻璃进行改性,利用线膨胀系数分析仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪、高温烧结影像仪、扫描电镜,研究了掺入WO₃后LAS玻璃封接石英玻璃的机理。结果表明:WO₃对LAS玻璃的析晶产生先增强后削弱的影响; WO₃掺量越大,热膨胀系数越大,当掺量达到5.0%(质量分数)时,热膨胀系数提升至5.69×10^-7 ℃^-1;流动性与润湿性随着掺量增加而提升,铺展面积随掺量增加而增大,润湿角随掺量增加而减小,有效改善了LAS玻璃本身流动性不足的问题;LAS玻璃与石英玻璃之间主要是通过化学元素迁移实现封接。     

Er2O3和La2O3含量对掺Er溶胶-凝胶石英玻璃光谱性能的影响研究

采用溶胶-凝胶法结合高温烧结制备了掺杂不同Er³⁺离子摩尔分数的石英玻璃和0.5%Er₂O₃和不同La³⁺离子摩尔分数共掺杂的石英玻璃。通过1.5μm的荧光光谱发现,Er/Al共掺杂石英玻璃的最佳Er₂O₃掺杂摩尔分数为0.5%。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究了Al³⁺、La³⁺和Er³⁺共掺杂石英玻璃的结构,并通过吸收光谱和荧光光谱分析了其光谱特性。结果表明,La₂O₃可以解聚玻璃网络,从而起到网络改性剂的作用。利用Er³⁺掺杂玻璃的吸收光谱计算出了Judd-Ofelt参数,进而预测了La₂O₃含量的影响。随着La³⁺离子掺杂量的增加,样品的荧光强度、荧光寿命和σ_ems×τ_f增加。这些结果表明,La/Al/E...     

SiC模具高温模压石英玻璃物相接触角的分子动力学模拟

针对高温下石英玻璃纳米液滴在SiC模具表面接触角难以测量的问题,采用分子动力学方法,模拟研究了不同温度和粗糙表面面向模压的SiO2/SiC高温接触角以及SiO2熔体的界面结构.应用压力张量法发现了MS-Q势函数模拟的SiO2熔体表面张力较接近实际值,即SiO2高温表面特性模拟可优先采用MS-Q势函数.针对SiC模具纳米级表面的粗糙度,发现当粗糙度因子r>1.5时润湿模式由Wenzel变为Cassie-Baxter,此时Ra的变化对接触角值无明显影响,Rmr值减小使得接触面积分数f减小,接触角值随之增大.因此,保持r大于1.5的同时适当减小Rmr值有利于减小固液摩擦,降低石英玻璃工件和SiC模具界面上的脱模力.随着温度升高SiO2表面结构变得松散,导致其在SiC表面接触角减小.在超过2300K时接触角值的变化率增大,为减小工件-模具界面的粘附,模压温度应选择2300K以下.     

改进的PCVD工艺制造高掺硼材料的性能研究

介绍了一种用于制造光纤的高掺硼石英材料的性能.简单回顾基本的工艺条件和关键工艺参数之后,主要讨论材料性能,如玻璃结构、折射率、粘度、热膨胀系数和残余应力等.另外还介绍了两种高掺硼光棒的性能.     

掺氟石英玻璃的研究

利用溶胶-凝胶法,以氟化铵(NH_4F)作掺氟源,使氟离子参与水解和聚合反应,经过热处理制成掺氟石英玻璃。在烧结时通入氟里昂(CCl_2F_2)进一步提高玻璃中氟重量含量直至2.50%。研究得出石英玻璃中氟含量与折射率、密度呈线性关系。氟有利于凝胶玻璃成块。用Raman和红外光谱研究掺氟石英玻璃结构,提出了氟进入玻璃网络的结构模型,并认为氟在玻璃中的存在状态为[SiO_3F]。     

石墨炉原子吸收光谱法测定石英玻璃中杂质元素

本文采用氢氟酸消解处理样品,经硝酸溶液稀释处理后使用石墨炉原子吸收光谱法对石英玻璃中杂质元素含量进行测定。以锂元素为例,探索出最佳试验条件,为确定其它元素测定条件提供参考。     

透明材料的深紫外激光三维微刻蚀工艺

157nm深紫外激光因其波长短且具有较高的光子能量,被视为较理想的微刻蚀工具之一.介绍了157nm深紫外激光的刻蚀机理,并利用先进的157nm激光微加工设备,进行了一系列微刻蚀实验.研究了激光工艺参数对石英玻璃的刻蚀效率和表面粗糙度的影响,进行了多种三维微结构的加工试验,证实了157nm激光微刻蚀工艺在制备MOEMS器件方面的实用性.     

基于高频等离子体熔融技术制备镱铝共掺石英玻璃

利用高频等离子体粉末熔融技术成功制备出镱铝共掺石英玻璃,并对其相关机理和工艺进行研究,解决了镱铝共掺石英玻璃熔点高、难以制备的难题。该技术为拉制大尺寸和多芯掺杂光子晶体光纤提供可能,并可实现多种稀土离子单掺或共掺。通过采用辅助加热和在氧气气氛下熔融,实现了镱铝共掺石英玻璃内气泡的排除,抑制了镱离子的还原。以此玻璃为纤芯利用堆积-拉丝技术拉制的镱铝共掺光子晶体光纤在1200nm波长处的背景损耗值小于0.25dB/m,并且以此光纤为增益介质搭建的激光系统得到了激光输出。测试结果表明该技术制备的镱铝共掺石英玻璃具有非常好的光学特性。     

微射流驱动弯曲测试法测量微结构的弹性模量

提出了一种新颖的用于测量微结构力学性能的弯曲测试法——微射流驱动的弯曲测试法(microjet-driving microbending test method,JDBT)。该方法利用气体微射流连续冲击微结构,使之发生弯曲变形,通过获取结构的尺寸参数和形变位移,并代入结构的变形公式,从而反解出材料的力学性能参量。利用动量定理推导了微射流作用力公式,对某型号石英摆片式加速度计的敏感结构进行了理论建模,并用COMSOL MULTIPHYSICS有限元软件对理论公式进行了修正,接着通过JDBT实验得到了不同流量下的结构位移,最后将结构尺寸和结构形变位移代入修正后的理论公式,从而得到了石英玻璃的弹性模量约为71GPa,比纳米压痕仪测试的结果要小14%左右,与文献中提到的结果吻合较好。