半导体芯片化学机械抛光过程中材料去除机理研究进展

就国内外关于集成电路芯片化学机械抛光(CMP)材料去除机理研究的现状和进展进行了评述，总结了集成电路芯片常用介电材料二氧化硅以及导电互连材料钨、铝及铜的化学机械抛光研究现状和进展，进而分析了化学机械抛光过程中化学作用同机械作用的协同效应，指出关于芯片化学机械抛光的材料去除机理尚存在争议，因此有必要在CMP研究领域引入原子力显微镜和电化学显微镜等先进分析测试设备和相关技术，以便在深入揭示CMP过程中材料去除机理的基础上，为更好地控制CMP过程和提高CMP效率提供科学依据．     

Cu-Cr-Zr-Ce合金时效行为和电滑动磨损性能研究

在Cu-Cr-Zr合金中加入Ce,采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜等观察和分析了Cu-Cr-Zr-Ce合金时效析出行为,将经过拉拔和时效处理(480℃×2h)的合金线材在自制电磨损试验机上进行电滑动磨损试验,并观察其电滑动磨损表面形貌.结果表明:Cu-0.40Cr-0.11Zr-0.059Ce合金在950℃固溶1h再经480℃时效处理后,其显微硬度和导电率较高;时效前冷变形能够加快时效初期第二相的析出并显著提高合金的性能,固溶合金经60%冷变形再经480℃时效2h后,其显微硬度和导电率分别可达153HV和85.26%IACS(相对导电率);而固溶后直接时效处理的合金的显微硬度和导电率仅为121HV和71.62%IACS;合金的磨损量随加载电流的提高而增大,其主要磨损机制为粘着磨损、磨粒磨损及电蚀磨损.     

往复摩擦下热压镍－二硫化钼复合材料的自润滑性能及其耐磨机理研究

对于含ＭｏＳ２的复合材料在单向滑动摩擦条件下的实用性能，人们已经进行了比较多的研究，然而好多摩擦部件在工程实际中经受的却都是往复摩擦。为了探明热压Ｎｉ－ＭｏＳ２复合材料的自润滑性能及其耐磨机理，在往复摩擦条件下研究了这种材料盘表面和偶件ＧＣｒ１５钢球表面之ＭｏＳ２膜的形成过程与形貌特征，并且利用扫描电子显微镜等观察分析了ＭＯＳ２膜的磨损表面形貌及其微区成分。结果表明，在给定的往复摩擦条件下，对偶双方表面都形成了具有层状结构的ＭｏＳ２润滑膜，这种膜是通过疲劳剥落、转移、粘附与叠压等方式所形成；ＭｏＳ２含量对Ｎｉ－ＭｏＳ２复合材料自润滑性能的影响，主要取决于它是否能够在对偶双方表面形成分布均匀而稳定的润滑膜，含６０％（ｗｔ）ＭｏＳ２的复合材料的自润滑性能最好；Ｎｉ－ＭｏＳ２复合材料的自润滑性是通过其表面ＭｏＳ２膜的连续生成与疲劳剥落，并在偶件表面形成转移膜，使复合材料与金属间的摩擦变成复合材料表面ＭｏＳ２膜与偶件表面ＭｏＳ２膜之间的摩擦所实现。由此可见，Ｎｉ－ＭＯＳ２复合材料是适合在往复摩擦运动场合应用的一种性能良好的自润滑复合材料。     

基于HRTEM和Raman分析定向多壁碳纳米管阵列的生长机理

以二茂铁、二甲苯为前驱体,石英为衬底,在850 oC的管式炉内采用化学气相沉积法制备出了定向碳纳米管阵列. 高分辨透射电子显微镜和拉曼光谱的结果表明：碳纳米管阵列具有良好的定向性和多壁管状结构,石墨化程度高,并且只在表面存在少量单壁碳纳米管.定向多壁碳纳米管阵列的生长模式为“底部”生长模式,即在生长的初期,当催化剂颗粒较小时,析出的碳原子生成了单壁碳纳米管或与其性质类似的多壁碳纳米管(一般层数小于5层);催化剂颗粒逐渐长大后,大量的碳原子析出后生成了普通的多壁碳纳米管,从而形成了单壁碳纳米管只存在于碳纳米管阵列膜表面和多层碳纳米管膜表面与界面的现象.     

InGaN/GaN多量子阱结构发光二极管发光机理转变的低频电流噪声表征

本文对InGaN/GaN多量子阱结构发光二极管开启后的电流噪声进行了测试, 结合低频电流噪声的特点和载流子之间的复合机理, 研究了低频电流噪声功率谱密度与发光二极管发光转变机理之间的关系. 结论表明, 当电流从0.1 mA到10 mA逐渐增大的过程中, InGaN/GaN发光二极管的电流噪声行为从产生-复合噪声逐渐接近于低频1/f噪声, 载流子的复合机理从非辐射复合过渡为电子与空穴之间载流子数的辐射复合, 并具有标准1/f噪声的趋势, 此时多量子阱中的电子和空穴之间的复合趋向于稳定. 本文的结论提供了一种表征InGaN/GaN多量子阱发光二极管发光机理转变的有效方法, 为进一步研究发光二极管中载流子的复合机理、优化和设计发光二极管、提高其发光量子效率提供理论依据.     

基于样本熵的听觉神经锁相机理的实验分析

锁相是指系统的响应与周期性刺激的特定相位同步的物理现象. 听觉神经的锁相对揭示人的听觉认知基本的神经机理及改善听觉感知有重要意义. 然而, 现有研究主要集中于心理物理方法和幅度谱分析, 不能有效区分包络响应和时域细节结构响应, 不能直观反映神经锁相. 本文主要利用拔靴法和离散傅里叶变换, 提出了基于样本熵的时域细节结构频率跟随响应(temporal-fine-structure-related frequency following response, FFR_T)的神经锁相值(phase locking value, PLV)计算方法, 用于分析神经物理实验数据. 两个脑电实验结果表明: FFR_T的PLV样本熵显著大于包络相关频率跟随响应(envelope-related frequency following response, FFR_E)的PLV, 且二者正交独立, 新方法能有效地分别反映听觉系统对包络和时间细节结构的锁相机理; 基频处的响应主要来源于FFR_E的锁相; 基频处, 不可分辨谐波成分包络的锁相能力优于对可分辨谐波; 基频缺失时, 畸变产物是不同的听觉神经通路的FFR_E的混合; 谐波处, FFR_E 集中于低频, FFR_T则集中于中、高频; 听觉神经元锁相能力与声源的频率可分辨性相关. FFR_T的PLV方法克服了现有FFR分析的局限性, 可用于深入研究听觉神经机理.     

材料变形及损伤演化的微观物理动力机理

利用微观物理动力学对材料变形及损伤的演化进行了研究。探讨现有的简单应力状态及复杂应力状态的模型之间的内在联系，研究了损伤对材料变形及损伤演化的影响，得到了在考虑损伤时材料的变形及损伤的近似演化方程，该文研究表明微观物理动力学对描述材料的变形及损伤具有广泛可能性。     

应力条件下压电陶瓷损失机理分析

压电陶瓷材料中主要包括三种不同损失,即介电损失、机械损失和压电损失。为了研究这三种损失的机理并由实验方法分别测量这三种损失的大小,本文利用复参数理论对压电陶瓷材料(PZT-4)建立了使用复参数表示的损失理论模型;讨论了三种损失的物理意义并推导了通过测量等效参数分别计算三种损失的具体方法;测量了在应力条件下压电陶瓷等效电路中的谐振点阻抗、反谐振点阻抗、串连电阻和品质因素的变化情况并以此计算出三种损失随应力的变化。     

一些磷－氮型极压抗磨添加剂性能的研究

合成了一些磷－氮型极压抗磨添加剂烷基亚磷酸酯胺盐和氮杂环胺盐，并对其油溶性和润滑性等进行了试验研究。结果表明，磷－氮型极压抗磨添加剂的化学结构对其油溶性和极压抗磨性都有较大的影响：烷基链增长有助于油溶性的改善，氮杂环胺盐的油溶性更好；伯胺盐的抗磨性比仲胺盐和叔胺盐的都好，氮杂环胺盐的抗磨性更好；磷－氮型极压抗磨添加剂的减摩性明显比硫化烯烃、烷基亚磷酸酯和苯三唑十八胺的都好，有的在２５０℃时的摩擦系数仅约为０．０４．Ｘ射线光电子能谱和俄歇电子能谱分析发现，磷－氮型极压抗磨添加剂在摩擦表面形成了一种含氮富磷的化学反应膜。其中，元素磷是以磷酸铁的化合态形式存在，而元素氮则是以其原有的价态形式存在，这表明氮参与了整个摩擦过程。在试验研究和分析讨论的基础上，通过综合归纳还提出了磷－氮型极压抗磨添加剂的作用机理模式图。     

烷基化芳胺润滑添加剂抗氧抗腐蚀机理的密度泛函理论研究

采用量子化学的密度泛函理论计算了8种烷基化芳胺抗氧抗腐蚀添加剂与烷氧自由基(C6H13O·)的结合能以及与铁原子簇的化学吸附作用能,探讨了化合物的结构特征、作用机理、授受电子的性质和取代基效应.结果表明:这些添加剂的HOMO均为带有杂原子的孤对电子的π-分子轨道,HOMO可以与金属原子的LUMO发生相互作用,HOMO的电子转移到金属原子的LUMO上形成配位键和稳定的吸附态;添加剂的LUMO均为苯环的π-共轭体系组成,可与RO·的SOMO相互作用,LUMO接受RO·的电子生成稳定的加成产物,添加剂具有授受电子性质;烷基化芳胺添加剂抗氧抗腐蚀性能与取代基的供电子效应或共轭效应有关,当供电子效应强时可以增加添加剂与RO·的结合能以及与铁原子簇的化学吸附作用能.依据计算结果可以推测8种化合物的抗氧抗腐性能由高到低顺序为:化合物Ⅰ＞Ⅵ＞Ⅷ＞Ⅶ＞Ⅲ＞Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅱ,计算结果与实验结果一致.