α和β-Si3N4的电子、光学及热力学性质的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了α-Si₃N₄和β-Si₃N₄的晶体结构、电子结构、光学性质和声子谱,并对结果进行了理论分析.计算结果表明两种相都含有较强的共价键,均为绝缘体,且α-Si₃N₄的禁带宽度略大于β-Si₃N₄.计算获得的光学吸收系数表明α-Si₃N₄和β-Si₃N₄主要吸收紫外光,并二者的能量损失峰在24.4 eV附近.α-Si₃N₄和β-Si₃N₄的声子谱中均无虚频,表明二者的结构是稳定的.在0～1000 K范围内,α-Si₃N₄的热容约为β-Si₃N₄的两倍.本文的计算结果可以为Si₃N₄     

Crystal Structure and High Hardness Mechanism of Orthorhomic Si2N2O

A quasi-single-phase orthorombic Si2N20 compound is obtained by hot-pressing sintering using homogeneous precursors as raw materials under nitrogen atmosphere. The bulk hardness of orthorombie Si2N20 （o-Si2N2 O） is investigated by a nanoindenter experiment; the results show that o-Si2N20 with maximal value about 19 GPa has a high hardness covalent crystal besides β-Si3N4. It is discovered that the high hardness is mainly attributed to the unique crystal structure. The bridging O atoms in the o-Si2N20 are responsible for decreasing hardness. It is found that the Si-O bonds in the open tetrahedral crystal structure are more easily broken and tilted than other bonds.     

退火温度对富硅氮化硅薄膜发光特性和结构的影响

采用直流等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法在(100)单晶硅片表面生长富硅氮化硅薄膜,研究了不同的退火温度对氮化硅薄膜发光性质和结构的影响。研究发现,随着退火温度的升高,氮化硅薄膜的发光强度逐渐减弱,发光是由缺陷能级引起的,在900 ℃时荧光基本消失。XPS测试表明,在N₂氛围900 ℃下退火,氮化硅薄膜中未有硅相析出,故未表现出硅量子点的发光。FTIR测试也为PL结论提供了一定的证据。     

Improved interface properties of an Hf02 gate dielectric GaAs MOS device by using SiNx as an interfacial passivation layer

A GaAs metal-oxide-semiconductor （MOS） capacitor with HfO2 as gate dielectric and silicon nitride （SiNx） as the interlayer （IL） is fabricated. Experimental results show that the sample with the SiNx IL has an improved capacitance- voltage characteristic, lower leakage current density （0.785 × 10^-6 Alcm^2 at Vfo ＋ 1 V） and lower interface-state density （2.9 × 10^12 eV^-1 ·cm^-2） compared with other samples with N2- or NH3-plasma pretreatment. The influences of post- deposition annealing temperature on electrical properties are also investigated for the samples with SiNx IL. The sample annealed at 600 ℃ exhibits better electrical properties than that annealed at 500 ℃, which is attributed to the suppression of native oxides, as confirmed by XPS analyses.     

激光辐照氮化硅陶瓷光谱信息研究北大核心CSCD

氮化硅陶瓷具备耐腐蚀、耐磨损和耐高低温冲击的优良性能,常用于高超声速飞行器的热防护材料,激光武器是未来高超声速目标拦截和打击的主要技术手段。采用Nd3+:YAG固体脉冲激光器作为辐照源,热压烧结氮化硅陶瓷为靶材,中阶梯光栅光谱仪为探测器搭建实验系统,采集激光波长1064 nm,脉宽15 ns,不同能量(50 mJ~500 mJ)作用靶材的辐射光谱。基于美国标准技术与研究院原子光谱数据库对谱线指认,利用玻尔兹曼斜线法计算得到等离子体电子温度范围为6203 K~6826 K,斯塔克展宽法计算等离子体电子密度范围为8.40×10^(15)cm^(−3)~1.14×10^(16)cm^(−3),等离子体电子振荡频率为8.23×10^(11)Hz~9.58×10^(11)Hz,随着激光能量增加电子温度整体呈上升趋势,电子密度变化存在波动。     

氮化硅陶瓷层裂强度的研究

 用一级轻气炮冲击加载装置，对氮化硅陶瓷进行了冲击性能实验研究。发展了一种新的方法用于研究层裂特性，即通过在样品中埋设电磁粒子速度计来记录氮化硅陶瓷内部的层裂特性。该方法不同于常用的VISAR激光干涉法和锰铜计法，记录的是样品内部粒子速度的变化特征，位于层裂面后方的粒子速度计能清晰地表征材料的层裂特性。通过实验，得到了密度为3.12 g/cm³的氮化硅陶瓷的层裂强度为0.73 GPa，和Nahme等得到的强度较为接近，对称碰撞得到的裂片厚度与该次实验的飞片厚度相当。实验表明，电磁粒子速度计的方法可以用于研究非磁屏蔽材料的层裂特性。由于采用多个计进行记录，还得到了材料在弹性区内（1.8~3.6 GPa）的Hugoniot冲击绝热线。     

SOIM新结构的制备及其性能的研究

制备在以SiO2为绝缘埋层的SOI材料上的电子器件存在着自加热问题.为减少自加热效应和满足一些特殊器件/电路的要求，利用多孔硅外延转移技术制备出以二氧化硅和氮化硅为多绝缘埋层的SOI新结构.高分辨率透射电镜和扩展电阻测试结果表明得到的SOIM新结构具有很好的结构和电学性能，退火后的氮化硅埋层为非晶结构.     

氮化硅陶瓷高温蠕变行为及Y2O3和CeO2的影响

通过对材料高温下三点弯曲试样中心挠度与时间关系的分析，给出了通过挠度来表征材料高温蠕变性能的方法和表达式，并实际分析了3种不同添加剂氮化硅材料的高温蠕变性能。指出以Y2O3，CeO2为添加剂的氮化硅陶瓷经过热处理后比以MgO为添加剂的氮化硅陶瓷具有更好的抗高温蠕变性能。这主要是由于前者热处理后在晶界析出二次小晶粒，使晶界玻璃相大为减少，有效地抑制了高温下晶界的滑移。此外，Y，Ce与Si，N，O形成的玻璃相高温粘度高，也对材料抗高温变形有利。材料高温下往往是因为变形超过允许极限而失效。此时，通过挠度-时间关系可以很好地反映这一变化过程，并可初步判断材料使用的上限温度。     

PECVD a-SiNx∶H薄膜中的氢分布

用红外光谱、质子核磁共振谱对以ＳｉＨ４／ＮＨ３／Ｎ２混合气体为源、用等离子体增强化学气相淀积法淀积的非晶氢化氮化硅（ａＳｉＮｘ∶Ｈ）薄膜进行了分析，结果表明膜中Ｈ以ＳｉＨ和ＮＨ形式存在，均呈集聚和疏散两种分布状态，衬底温度影响氢的总量和分布均匀性，射频功率显著影响［ＮＨ］／［ＳｉＨ］，退火后氢仍呈集聚和疏散两种分布．