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MOS器件用非晶sio2薄膜电子辐射及电子和质子综合辐射损伤

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MOS器件用非晶SiO2薄膜电子辐射及电子和质子综合辐射损伤

作者：李继凯哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

电子元器件在航天器中广泛使用,元器件在太空复杂的辐射环境中,容易引起数据错误或器件损毁。已有广大学者对器件的辐照展开深入研究,但关于器件中常用的介质材料sio薄膜的辐照研究,几乎没有学者涉及。本文采用不同注量和能量的电子、... 详细信息

电子元器件在航天器中广泛使用,元器件在太空复杂的辐射环境中,容易引起数据错误或器件损毁。已有广大学者对器件的辐照展开深入研究,但关于器件中常用的介质材料sio薄膜的辐照研究,几乎没有学者涉及。本文采用不同注量和能量的电子、质子及电子质子综合辐照条件,对两种工艺的sio薄膜进行辐照,之后利用拉曼光谱、傅里叶红外光谱、透射电子显微镜、低温光致发光和X射线光电子能谱等分析方法,分析辐照前后sio薄膜的缺陷性质。低能电子辐射对MOS器件用非晶sio薄膜主要造成电离损伤,90ke V电子对薄膜损伤不明显,使得中性氧空位缺陷略微增加,而过氧缺陷无明显变化;当能量提高到100ke V时,薄膜的表层非晶sio层中就会产生非晶硅纳米颗粒,这是因为能量提高,使得中性氧空位浓度进一步提高;随着能量进一步提高,现象将更加明显。同时辐照过程中sio比并未发生变化,说明脱离的氧形成了过氧基。高能电子辐射对MOS器件用非晶sio薄膜不仅有电离损伤,还有位移损伤,使得其对薄膜造成更大的影响。在电离效应和位移效应共同作用下,薄膜中有明显非晶纯硅相产生,同时中性氧空位缺陷和过氧基缺陷浓度都有大幅度增加。低能电子与低能质子综合辐射时,与高能电子类似,同时有电离效应和位移效应存在,同时电子和质子各司其职,低能电子主要发生电离效应,低能质子主要产生位移效应,两者共同作用使得对薄膜破坏程度更大,不仅体现在TEM形貌图像上,更体现在缺陷浓度的大幅度提升,但未出现非晶纯硅相。不同氧化温度制备的MOS器件用非晶sio薄膜,其差异体现在多方面。形貌上,较低氧化温度制备的薄膜,表层非晶sio薄膜层更为平整,结构更加均匀,同时与晶体siox层的界面具有更好的接触;辐射缺陷上,较低氧化温度制备的薄膜,其抗辐射性能更好,低能电子辐照下,形成非晶纯硅相的电子能量和注量都有所提高。

关键词： sio2薄膜电子辐射综合辐射辐射损伤

不同基底上sio2薄膜的显微结构和力学性能

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无机材料学报 2013年第6期28卷 653-658页

作者：王河贺洪波张伟丽中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院强激光材料重点实验室上海201800 中国科学院大学北京100039

用电子束蒸发技术在K9玻璃及两种不同取向的钇铝石榴石(Y3Al5O12,简称YAG)晶体上沉积了sio2薄膜,采用X射线衍射仪和纳米划痕仪对薄膜显微结构和力学性能进行了研究。实验结果表明:薄膜在K9、YAG(100)和YAG(111)基底上分别呈现非晶态和... 详细信息

用电子束蒸发技术在K9玻璃及两种不同取向的钇铝石榴石(Y3Al5O12,简称YAG)晶体上沉积了sio2薄膜,采用X射线衍射仪和纳米划痕仪对薄膜显微结构和力学性能进行了研究。实验结果表明:薄膜在K9、YAG(100)和YAG(111)基底上分别呈现非晶态和多晶态;沉积在不同基底上的薄膜的弹性模量并无明显差异;sio2薄膜在K9和YAG基底上呈现不同的划痕破坏模式,并且YAG晶体上薄膜的粘附失效临界附着力远远小于sio2薄膜与K9基底的附着力。本文从薄膜的结构和弹性模量两方面分析解释了不同基底上薄膜的力学行为。

关键词： sio2薄膜显微结构弹性模量附着力 K9 YAG

疏水性对溶胶-凝胶sio2薄膜抗真空污染及抗激光损伤能力的影响

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无机化学学报 2013年第7期29卷 1339-1344页

作者：刘源沈军李晓光周斌张志华同济大学物理科学与工程学院上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室上海200092 上海理工大学理学院上海2000931

以正硅酸乙酯作为前驱体,利用碱催化方式制备了sio2溶胶,通过在溶胶中添加含疏水基团(-CH3)的六甲基二硅氮烷(HMDS)对溶胶进行改性,使用添加不同物质的量比HMDS改性后的溶胶用提拉法在K9基片上镀膜,获得了具有疏水性能的sio2薄膜。采用... 详细信息

以正硅酸乙酯作为前驱体,利用碱催化方式制备了sio2溶胶,通过在溶胶中添加含疏水基团(-CH3)的六甲基二硅氮烷(HMDS)对溶胶进行改性,使用添加不同物质的量比HMDS改性后的溶胶用提拉法在K9基片上镀膜,获得了具有疏水性能的sio2薄膜。采用自制接触角测量仪、紫外-可见-近红外分光光度计研究了薄膜的水接触角和透过率。测试了薄膜的激光损伤阈值,并观察了激光辐照后薄膜的损伤形貌。通过真空污染实验对薄膜的抗污染能力及抗激光损伤能力进行了研究。实验结果表明:经疏水改性的溶胶所镀制的薄膜激光损伤阈值由未改性样品的24.3 J·cm-2增加到37 J·cm-2(1 064 nm,10 ns),且抗真空污染能力大大加强:在真空环境下保存168 h后,未改性样品的峰值透过率下降了2%,而疏水改性后的样品峰值透过率仅下降了0.25%,并保持了较高的激光损伤阈值(30.8 J·cm-2)。

关键词：溶胶-凝胶 sio2薄膜疏水处理激光损伤

sio2薄膜涂覆层数对304不锈钢抗高温氧化性能的影响

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河北科技大学学报 2021年第1期42卷 75-81页

作者：马静王瑞阳温宁河北科技大学材料科学与工程学院河北石家庄050018 河北省材料近净成形技术重点实验室河北石家庄050018 河北省高温合金熔模铸造技术创新中心河北黄骅061100 河北省球磨钢球工程技术研究中心河北邯郸056000

为提高304不锈钢的抗高温氧化性能,以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-凝胶法,在不锈钢表面制备了sio2薄膜,通过氧化动力学,XRD,SEM和EDS分析,研究了涂覆层数对不锈钢900℃抗高温氧化性能的影响。结果表明,sio2薄膜与不锈钢基体的附着... 详细信息

为提高304不锈钢的抗高温氧化性能,以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-凝胶法,在不锈钢表面制备了sio2薄膜,通过氧化动力学,XRD,SEM和EDS分析,研究了涂覆层数对不锈钢900℃抗高温氧化性能的影响。结果表明,sio2薄膜与不锈钢基体的附着性良好,促进了不锈钢表面发生选择性氧化,生成保护作用的Cr2O3和NiCr2O4氧化层,不锈钢的抗高温氧化性能显著提高,其中涂覆3层sio2薄膜试样的抗高温氧化性能最佳,经900℃循环氧化100 h后氧化增重与氧化剥落仅为未涂覆试样的58.1%和41.4%。sio2薄膜涂覆有效提高了不锈钢的抗高温氧化性能,是表面处理方法应用于高温环境的又一尝试,为溶胶-凝胶法制备其他薄膜提供了借鉴和参考。

关键词：材料失效与保护溶胶-凝胶法 sio2薄膜涂覆层数高温氧化选择氧化

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sio2薄膜热应力模拟计算

华南师范大学学报（自然科学版） 2009年第1期41卷 52-55页

作者：吴靓臻唐吉玉马远新孔蕴婷文于华陈俊芳华南师范大学物电学院广东广州510631 新疆医科大学物理教研室新疆乌鲁木齐830054

薄膜内应力严重影响薄膜在实际中的应用.该文采用有限元模型对S iO2薄膜热应力进行模拟计算,验证了模型的准确性.计算了薄膜热应力的大小和分布,分析了不同镀膜温度、不同膜厚和不同基底厚度生长环境下热应力的大小,得到了相应的变化趋... 详细信息

薄膜内应力严重影响薄膜在实际中的应用.该文采用有限元模型对S iO2薄膜热应力进行模拟计算,验证了模型的准确性.计算了薄膜热应力的大小和分布,分析了不同镀膜温度、不同膜厚和不同基底厚度生长环境下热应力的大小,得到了相应的变化趋势图,对薄膜现实生长具有一定的指导意义.

关键词：热应力 sio2薄膜有限元模拟

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sio2薄膜改善45#钢抗氧化性能的研究

SiO2薄膜改善45#钢抗氧化性能的研究

作者：王欣欣北京交通大学

学位级别：硕士

本文针对sio耐酸、耐碱、耐有机溶剂,以及耐高温、化学稳定性好、机械强度大且易于制成致密化薄膜等优点,研究了用溶胶-凝胶法在45钢表面制备出致密完整的sio薄膜以改善其抗氧化性,从而延长其应用。本文以正硅酸乙酯为前驱物、无水乙... 详细信息

本文针对sio耐酸、耐碱、耐有机溶剂,以及耐高温、化学稳定性好、机械强度大且易于制成致密化薄膜等优点,研究了用溶胶-凝胶法在45钢表面制备出致密完整的sio薄膜以改善其抗氧化性,从而延长其应用。本文以正硅酸乙酯为前驱物、无水乙醇为溶剂、氨水或盐酸为催化剂的条件下制备sio溶胶,采用浸渍提拉法在45钢表面获得了均匀、完整致密、附着性能好的sio薄膜。以获得完整致密、附着性能好的sio薄膜为前提,采用“划格试验”测定了不同镀膜参数下得到的sio薄膜的附着性能,从而确定了镀膜的各个参数,分别为:最佳镀膜层数为3层,最佳提拉速度为3mm/s,焙烧温度为600℃。为了提高钢表面sio薄膜的附着性能,确定在45钢表面与sio之间生成一层中间层FeO膜层,并根据其性质确定了先在钢表面涂覆在氨水催化条件下制备的sio溶胶,然后涂覆在盐酸催化条件下制备的sio溶胶。实验结果发现:镀制一层氨水催化条件下制备的sio薄膜和两次盐酸催化条件下制备的sio薄膜(即“1+2”层sio薄膜)对45钢抗氧化性能的改善作用明显优于镀制三层氨水催化条件下制备的sio薄膜(“3+0”层sio薄膜)。本文将镀制“1+2”层sio薄膜的45钢试样分别在650℃、700℃、750℃、800℃下焙烧1.5h后,得到其氧化动力学曲线,发现sio薄膜在650℃、700℃、750℃下对45钢抗氧化性能都有明显的改善作用,而在800℃焙烧1.5h后,出现开裂、脱落现象致使sio薄膜的改善作用降低。本文制备的薄膜附着性能好、致密,具有较长的寿命,并可在不同金属材料上制备,为sio薄膜的实际应用开拓更加广泛的空间。

关键词：溶胶-凝胶法 45#钢 sio2薄膜抗氧化性能附着性能

纳米ZnO-sio2自清洁增透薄膜的制备及其性能

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物理学报 2016年第6期65卷 148-155页

作者：郭昭龙赵海新赵卫中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710119 中国科学院大学北京100049

以乙酸锌醇热法ZnO纳米粒子为基料,通过溶胶-凝胶浸渍提拉法制备纳米ZnO-sio_2自清洁增透薄膜.采用透射电镜,光谱椭偏仪,扫描电镜,X-射线衍射,差热分析仪和UV-vis等技术对样品进行表征,以亚甲基蓝的光催化降解为目标反应,评价其光催化活... 详细信息

以乙酸锌醇热法ZnO纳米粒子为基料,通过溶胶-凝胶浸渍提拉法制备纳米ZnO-sio_2自清洁增透薄膜.采用透射电镜,光谱椭偏仪,扫描电镜,X-射线衍射,差热分析仪和UV-vis等技术对样品进行表征,以亚甲基蓝的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性.结果表明,ZnO纳米粒子为球粒状结构,直径约12—20 nm,特征紫外吸收波长位于375 nm处;与未涂覆纳米ZnO-sio_2自清洁增透薄膜的石英玻璃基底相比,涂覆后石英玻璃在400—800 nm波长范围内平均透光率提升达4.17%,具有良好的宽光谱增透行为;且在紫外光激发下对亚甲基蓝染料具有光催化降解特性,进而具备良好的自清洁性能.

关键词：纳米ZnO sio2薄膜溶胶-凝胶光催化

退火对sol-gel法生长的sio2薄膜特性的影响

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功能材料 2004年第Z1期35卷 3171-3174页

作者：郭嘉龚明许小亮张慰萍郭海王燎原陈滢滢刘佩尧刘洪图中国科学技术大学物理系安徽合肥230026 中国科学技术大学化学物理系安徽合肥230026中国科学技术大学物理系安徽合肥230026中国科学技术大学物理系安徽合肥230026中国科学技术大学物理系安徽合肥230026中国科学技术大学物理系安徽合肥230026中国科学技术大学物理系安徽合肥230026中国科学技术大学物理系安徽合肥230026中国科学技术大学物理系安徽合肥230026中国科学技术大学物理系安徽合肥230026

用正硅酸乙酯(ETOS),乙醇(EtOH),水以及盐酸以一定的比例混合配制溶胶(其中盐酸为催化剂).以普通浮法玻璃为衬底,用浸渍提拉法制备了厚度为100nm左右的sio2薄膜.对其进行等温和等时退火,用台阶仪测定其厚度变化,给出经验拟合公式.研究... 详细信息

用正硅酸乙酯(ETOS),乙醇(EtOH),水以及盐酸以一定的比例混合配制溶胶(其中盐酸为催化剂).以普通浮法玻璃为衬底,用浸渍提拉法制备了厚度为100nm左右的sio2薄膜.对其进行等温和等时退火,用台阶仪测定其厚度变化,给出经验拟合公式.研究了退火对透过率、折射率以及气孔率的影响,并做出比较详细的理论解释.

关键词：退火 sol-gel sio2薄膜膜厚折射率

硅基深宽比结构与sio2薄膜的干法刻蚀方法研究

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仪表技术与传感器 2015年第11期 1-3,14页

作者：颜改革韩敬宁殷志富邹赫麟大连理工大学机械工程学院辽宁省微纳米技术及系统重点实验室辽宁大连116023

文中研究了贯穿刻蚀硅基直壁沟槽及沟槽底部sio_2薄膜过刻蚀的深反应离子刻蚀(DRIE)工艺过程。首先,研究了DRIE刻蚀钝化时间比(T_(SF6)∶T_(C4F8))对硅刻蚀形貌的影响。通过工艺参数优化,采用刻蚀钝化时间比分别为9 s/2 s、11 s/2 s(C_4... 详细信息

文中研究了贯穿刻蚀硅基直壁沟槽及沟槽底部sio_2薄膜过刻蚀的深反应离子刻蚀(DRIE)工艺过程。首先,研究了DRIE刻蚀钝化时间比(T_(SF6)∶T_(C4F8))对硅刻蚀形貌的影响。通过工艺参数优化,采用刻蚀钝化时间比分别为9 s/2 s、11 s/2 s(C_4F_8)下电极射频功率为40 W)和11 s/2 s(C_4F_8下电极射频功率为0 W)的三步刻蚀工艺,贯穿刻蚀了宽度为150μm,深度为300μm的直壁沟槽。其次,研究了C_4F_8(八氟环丁烷)钝化气体对sio_2薄膜过刻蚀的现象,采用降低C4F8下电极射频功率方法,减小了C4F8对sio_2薄膜过刻蚀。

关键词：深反应离子刻蚀刻蚀钝化时间比射频功率黑硅 sio2薄膜