GaSb基PECVD法制备SiO2薄膜的应力研究

为了实现在GaSb衬底上获得低应力的SiO₂薄膜,研究了等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在晶格失配较大的GaSb衬底上沉积SiO₂薄膜的应力情况。通过改变薄膜沉积时的工艺条件,如反应温度、射频功率、反应压强、气体流量比,并基于曲率法模型,对镀膜前后的曲率半径进行了实验测量,利用Stoney公式计算相关应力值并绘制应力变化曲线。详细讨论了PECVD工艺条件的改变对SiO₂薄膜应力所产生的影响。同时通过在Si衬底上沉积SiO₂薄膜,对比分析了导致薄膜应力产生的因素及变化过程。实验结果表明,在沉积温度为300℃、射频功率为20 W、腔体压强为90 Pa、气体流量比SiH₄/N₂O为125/70 cm³·min^-1的工艺参数下,PECVD法在GaSb衬底上沉积的SiO₂薄膜应力相对较小。     

连续梯度的功能层对燃料电池在初始还原过程中曲率及残余应力的影响

连续梯度的电极由于其相对于多层梯度电极能更加有效地缓解电极和电解质的热失配及改善界面黏接而受到特别的关注. 本文通过建立含连续梯度的阳极功能层的阳极支撑固体氧化物燃料电池的力学模型, 研究了连续梯度的阳极功能层对阳极支撑固体氧化物燃料电池半电池在初始还原过程中曲率及残余应力的影响. 结果表明电池的曲率在初始还原过程中随还原程度的增大而逐渐增大. 连续梯度的阳极功能层的引入不能同时改善电池的曲率和残余应力, 即连续梯度的阳极功能层在缓解应力的同时会导致曲率的增大, 反之亦然. 含有连续梯度的阳极功能层的电池在部分还原状态下, 梯度层/阳极支撑界面处具有最大的拉应力容易导致电池受损, 实际中应保证电池被完全还原.     

晶圆键合和激光剥离工艺对GaN基垂直结构发光二极管芯片残余应力的影响

GaN基发光二极管(LED)中的残余应力状态对器件的性能和稳定性有很大影响. 通过使用三种不同的键合衬底(Al₂O₃衬底, CuW衬底和Si衬底)以及改变键合温度(290 ℃, 320 ℃, 350 ℃和380 ℃), 并且使用不同的激光能量密度(875, 945和1015 mJ·cm^-2) 进行激光剥离, 制备了不同应力状态的GaN基LED器件. 对不同条件下GaN LED进行弯曲度、Raman 散射谱测试. 实验结果表明, 垂直结构LED中的残余应力的状态是键合衬底和键合金属共同作用的结果, 而键合温度影响着垂直结构LED中的残余应力的大小. 激光剥离过程中, 一定能量密度下激光剥离工艺一般不会对芯片中的残余应力造成影响, 但是如果该工艺对GaN 层造成了微裂缝, 则会在一定程度上起到释放残余应力的作用. 使用Si衬底键合后, 外延蓝宝石衬底翘曲变大, 对应制备的GaN基垂直结构 LED中的残余应力为张应力, 并且随着键合温度的上升而变大; 而Al₂O₃和CuW衬底制备的LED中的残余应力为压应力, 但使用Al₂O₃衬底键合制备的LED中压应力随键合温度上升而一定程度变大, CuW 衬底制备的LED中压应力随键合温度上升而下降.     

AlGaN插入层对6H-SiC上金属有机物气相外延生长的GaN薄膜残余应力及表面形貌的影响

研究了具有不同台阶数目的AlGaN插入层对在6H-SiC衬底上利用金属有机物气相外延（MOVPE）生长的GaN体材料残余应力和表面形貌的影响.高分辨率X射线衍射测试表明样品的c轴晶格常数随台阶数目的增多而增大;低温光荧光谱中GaN发光峰也随着台阶数目增多而发生蓝移,这些变化都反映出GaN中残余张应力的减小.此外,原子力显微镜测试表明样品表面起伏和粗糙度也都随着插入层的引入和台阶数目的增多得到了明显的改善. 关键词： 残余应力 表面形貌 SiC衬底 AlGaN插入层     

晶粒尺寸及衬底应力对铁电薄膜特性的影响

考虑衬底应力、畴壁运动和畴结构变化, 建立了修正的Landau-Devonshire热力学模型, 计算了生长在不同衬底上的含有纳米晶粒的PbZr_0.4Ti_0.6O₃(PZT)薄膜的电滞回线, 研究了矫顽场、剩余极化强度和相对介电常数对晶粒尺寸以及薄膜厚度的依赖关系. 结果表明, 矫顽场和相对介电常数对晶粒尺寸的依赖关系呈类抛物线状;衬底压应力使矫顽场和剩余极化强度增大, 使相对介电常数减小;随着厚度增加, 矫顽场先缓慢增加, 到200 nm 关键词： 铁电体 晶粒尺寸 衬底应力 薄膜厚度     

硅衬底GaN蓝色发光材料转移前后应力变化研究

利用外延片压焊和湿法腐蚀技术将硅衬底上生长的InGaN多量子阱发光二极管(LED)薄膜材料转移到了新衬底上. 研究结果表明, 转移后的LED薄膜中GaN层受到的张应力变小,InGaN层受的压应力变大. 去除转移后LED薄膜中过渡层后,GaN层受到的张应力变大,而铟镓氮层受到的压应力基本不变. 将转移后的薄膜做成垂直结构的LED芯片后,其光电性能明显改善. 关键词： GaN 发光二极管 硅衬底 应力     

考虑介质膨胀速率的锂离子电池管状电极中扩散诱导应力及轴向支反力分析

硅作为锂离子电池阴极材料相对于传统负极材料具有高比容量,价格低廉等优势.本文针对充电过程中锂离子电池中电极建立力学模型和扩散模型,并在扩散模型引入考虑介质膨胀速率的影响.以硅空心柱形电极为例,分析了恒流充电下介质膨胀速率对电极中扩散诱导应力分布的影响,并研究了不同内外半径比、充电速率、材料参数以及锂化诱导软化系数(lithiation induced softening factor,LISF)对轴向的支反力达到临界欧拉屈曲力所需时间的影响.结果表明,随着电极中锂浓度上升,介质膨胀速率对应力分布的影响增大,对轴向的支反力影响较小.弹性模量和应力成正比,但其与轴向的支反力达到临界欧拉屈曲力所需时间无关;扩散系数与所需时间成反比;偏摩尔体积增大时,达到临界屈曲力所需时间减少;随着LISF绝对值增大,完全锂化时轴向力降低.     

衬底温度对磁控溅射法制备的Ag/AZO绒面背反电极性能的影响

通过优化薄膜硅基太阳能电池的背反电极,使背反电极表面出现均匀的类金字塔结构,能够增大入射光在结区的有效光程,提高光子的捕获率,进而会提高薄膜硅基太阳能电池的光电转换效率.本文采用磁控溅射技术在载玻片上制得Ag/AZO(ZnO∶Al)导电薄膜.在控制其它溅射参量为最优化的情况下,研究了衬底温度对Ag/AZO导电薄膜光电性能及其表面形貌的影响.研究表明:随着衬底温度的增加,薄膜的雾度在可见光范围内先增大后减小;当衬底温度为500℃时,雾度取得最大值,在可见光范围内平均达到了95%以上;电阻率随着衬底温度的增加逐渐增大,且衬底温度超过500℃时电阻率急剧增大.在综合考虑其光电性能的情况下,实验得到当衬底温度为500℃时,所获得的叠层薄膜表面雾度值最好且电阻率很小,这将有助于改善太阳能电池的性能.     

衬底温度对磁控溅射法制备的Ag/AZO绒面背反电极性能的影响

通过优化薄膜硅基太阳能电池的背反电极,使背反电极表面出现均匀的类金字塔结构,能够增大入射光在结区的有效光程,提高光子的捕获率,进而会提高薄膜硅基太阳能电池的光电转换效率.本文采用磁控溅射技术在载玻片上制得Ag/AZO(ZnO∶Al)导电薄膜.在控制其它溅射参量为最优化的情况下,研究了衬底温度对Ag/AZO导电薄膜光电性能及其表面形貌的影响.研究表明:随着衬底温度的增加,薄膜的雾度在可见光范围内先增大后减小;当衬底温度为500℃时,雾度取得最大值,在可见光范围内平均达到了95％以上;电阻率随着衬底温度的增加逐渐增大,且衬底温度超过500℃时电阻率急剧增大.在综合考虑其光电性能的情况下,实验得到当衬底温度为500℃时,所获得的叠层薄膜表面雾度值最好且电阻率很小,这将有助于改善太阳能电池的性能.     

速比对混合层湍流参数影响的实验研究

本文使用PIV术对低高速侧速比为0.25、0.33和0.5时竖直通道内的混合层流动进行实验研究,基于速度差和通道水力直径的雷诺数范围15840～132000.研究发现混合层内湍流参数的分布不仅和雷诺数有关,还和速比有关.混合层内同一横截面上平均雷诺应力的最大值随雷诺数的增大而增大,而在同一横截面上相同雷诺数时雷诺应力的最大值则随速比的增大而减小.在同一横截面上平均涡量随雷诺数的增大而增大,雷诺数相同时平均涡量的最大值随速比的增大而增大.无量纲平均涡量的最大值随混合层的发展按指数规律衰减,速比越大衰减速度越快.