平行细小槽道热沉的综合性能实验测试

为考察基于矩形平行细小槽道的压降及传热的综合性能,实验测试了去离子水流过三种不同截面尺寸的平行细小槽道热沉的流动与传热特性,槽道截面尺寸分别为1mm×1mm、0.5mm×1mm、0.5mm×1.2mm,表面热流密度为5.6~33.3W/cm2,工质流量为0.3~5L/min。实验测量了压降及对流换热系数随流量变化关系;综合分析了三种热沉的压降-温度随流量变化规律;得出了细小槽道热沉在给定流量范围内,表面温度为70℃时的极限热流密度。实验结果表明:随着流量增加,表面温度与压降呈相反变化趋势,存在一个最佳工况点,该工况点处的工质流量随热流密度增加而增大;文中所设计的热沉在工质流量为1.3~4.75L/min,表面温度控制在70℃时所能承受的极限热流密度为70W/cm2,此时压降约为170kPa。     

V形槽硅微通道冷却器研制

报道了V形槽硅微通道冷却器的结构和主要制作工艺,研制了冷却器样品.性能测试结果表明冷却器在供水压力为2×105Pa时,封装面热阻尼系数为 0.051 ℃·cm2/W,能够用于封装峰值功率密度达到1 kW/cm2、工作占空比大于10%的激光二极管面阵.其冷却能力与数值模拟结果较吻合,尚存在流量较小的问题,原因可能在于导流槽内存在较大的水头损失,同时与导流槽的结构有关.     

氩、氢混合等离子体处理对GaAs表面性质及发光特性的影响

介绍了一种氩、氢混合等离子体清洗GaAs基片的实验工艺,深入研究了氩、氢等离子体清洗GaAs表面污染物和氧化层,并活化表面性能的基本原理,同时讨论了气体流量、溅射功率和清洗时间等不同溅射参数对等离子体清洗效果的影响。结果表明,在氩气和氢气流量分别为10 cm³/min和30 cm³/min,溅射功率为20 W,清洗时间为15 min的条件下,GaAs样品的光致发光强度提高达139.12%,样品表面的As-O键和Ga-O键基本消失。     

GaN基光栅的干法刻蚀工艺EI北大核心CSCD

研究了基于BCl_(3)/Cl_(2)电感耦合等离子体(ICP)刻蚀对氮化镓基分布式反馈激光器中光栅的刻蚀,详细研究了刻蚀气体BCl_(3)/Cl_(2)流量比和压强对刻蚀台面侧壁的粗糙度、陡直度以及刻蚀速率的影响,发现以SiO_(2)作为硬掩膜,刻蚀速率、台面侧壁粗糙度以及陡直度随着刻蚀气体BCl_(3)/Cl_(2)流量比以及压强变化有着显著变化。保持ICP功率和射频功率分别为300 W和100 W,当刻蚀气体BCl_(3)/Cl_(2)流量比为1、压强为1.33 Pa(10 mTorr),最终得到200.6 nm/min的可控刻蚀速率、倾角85.3°且光滑的台面侧壁,实现了在保证光栅侧壁光滑的同时提升侧壁倾角。陡直且光滑的光栅对于提升氮化镓基分布式反馈激光器的器件性能及其稳定性非常重要。     

Tm3+掺杂玻璃激光致冷新方案的理论分析

提出了一种用于块状Tm3 掺杂玻璃ZBLANP(ZrF4-BaF2-LaF3-NaF-PbF2)激光致冷的新方案,即通过两组相互垂直的高反射率平面镜的多次反射,增加对抽运光的吸收,为了减少抽运光在样品表面入射时的反射损失,抽运光以布儒斯特角入射。重点就该方案的样品致冷温度和时间常量进行了详细的理论计算与分析,从理论上分析了入射激光功率为1 W时致冷功率和反射次数的关系,研究了不同入射激光功率下致冷温度和反射次数的关系。结果表明,入射激光功率分别为3 W、4 W5、W时,样品可以分别从室温(300 K)被冷却到275.7 K、267.4 K、259.1 K。特别是在入射激光功率为4.5 W时,样品从室温开始被冷却到263.2 K,即致冷后样品的温度下降了36.8K,比传统致冷方法提高了约53.3%,相应的致冷时间常量为22.7 min。     

拉曼光谱法计算多孔硅样品的温度

利用457.5nm固体激光器作为激发光源，得到了在不同功率激发下的多孔硅样品的拉曼光谱以及一些谱峰参数随功率的变化关系. 在从前的理论研究中，认为是由于激光功率的增大导致样品局域温度升高，从而使样品局域粒径变小，并由此引起了一系列谱峰参数的变化. 分别由520cm^-1和300cm^-1附近得到的随功率变化的拉曼谱图，详细讨论并计算了激光功率对多孔硅样品局域温度的定量影响，为拉曼光谱用于样品温度的定量测量奠定了实验基础. 关键词： 拉曼光谱 多孔硅 激光功率 样品温度     

基于微拉曼光谱技术的氧化介孔硅热导率研究

利用基于有效介质理论的介孔硅传热机理,提出一个用于分析氧化介孔硅热导率的理论模型,对影响氧化介孔硅有效热导率的因素进行了理论分析,得出用于计算氧化介孔硅有效热导率的计算公式. 采用双槽电化学腐蚀法制备介孔硅,利用微拉曼光谱技术研究了氧化介孔硅热导率随所制备介孔硅孔隙率的变化规律,比较了经不同温度处理的氧化介孔硅的导热性能差异. 孔隙率为60%,73.4%和78.8%的所制备介孔硅经300℃氧化处理后,其热导率值为8.625W/(m·K),3.846W/(m·K)和1.817W/(m·K);孔隙率为73.4 关键词： 理论模型 氧化介孔硅 微拉曼光谱 有效热导率     

大高宽比纳米硅立柱的感应耦合等离子体刻蚀工艺优化

针对氢基硅倍半氧烷(hydrogen silsesquioxane,HSQ)作为深反应离子刻蚀(DRIE)掩膜形成大高宽比纳米硅立柱的工艺进行了系统研究。优化了刻蚀工艺中线圈功率、极板功率和气体流量参数,减小了横向刻蚀,使形貌垂直性得到了更好的控制,并实现了13.3 m高度和低侧壁粗糙度的垂直硅纳米柱阵列,其高宽比（高度/半高宽）达到了36。利用不同的刻蚀工艺条件得到了不同侧壁形貌以及不同尺寸、高度的硅纳米柱结构。     

开式单喷嘴喷雾冷却均匀性实验研究

针对高热流密度激光介质高效散热与均匀冷却技术需求,设计并搭建了以去离子水为冷却工质的开式单喷嘴喷雾冷却实验平台,实验研究获得了不同热流密度（16～110 W/cm2）、不同冷却工质流量（200～300 mL/min）以及不同喷雾高度（15～25 mm）下单相喷雾冷却换热系数及其冷却均匀性效果。结果表明:该实验工况下,不同热流密度条件下喷雾高度及工质流量对于单相喷雾冷却换热效率及温度均匀性影响显著;喷雾高度15 mm、工质流量200 mL/min时获得最大对流换热系数为5.93 W/（cm2·K）;喷雾高度15 mm、工质流量250 mL/min时面积20 mm×20 mm的热源表面温度均匀性最佳可优于0.6 ℃。     

光纤湿敏球腔传感采集校准组合装置的技术问题初探

本文研制了一种光纤耦合湿敏监测装置,此装置采用MEMS微位移传感器来进行湿敏微腔耦合位置的辅助校准,再用光强传感器对耦合输出的光波进行湿度感测和量化。这种基于MEMS位移传感器的耦合位置校准方法与现有的校准平台相比,无需外加太多繁琐、庞大的仪器装置,就可获得精准又便捷的校准效果。另外在传感系统后端可进行可编程控制程序开发,用加载的数据采集卡来实现湿度敏感单元敏感量的采集与显示。     

工艺误差对电容式微加速度计温度漂移的影响（英）

利用有限元方法,仿真分析了深反应离子刻蚀工艺造成的折叠梁宽度误差对电容式微加速度计温度漂移的影响。在存在工艺误差和保证微加速度计灵敏度恒定的前提下,增大了折叠梁设计宽度,计算了不同宽度下微加速度计的温度漂移量。结果表明:刻蚀工艺误差越大,微加速度计温度漂移量越大。折叠梁设计宽度为4.5 m和6.5 m时,最大温度漂移量分别为2.42 mg/℃和1.71 mg/℃,因此通过适当地增大设计尺寸,可以有效地减小微加速度计的温度漂移量。     

小孔阵列式太阳敏感器的光学系统设计

微型数字式太阳敏感器光学系统由APS CMOS图像传感器和基于MEMS工艺的小孔阵列式光线引入器组成。图像传感器的分辨率为1024×1024pixel,像素尺寸为10μm×10μm;光线引入器具有微小孔阵列结构,小孔为方形孔,30×30阵列,尺寸为60μm×60μm,间距为250μm。光线引入器采用了MEMS工艺的掩模板制备工艺。针对所设计的光学系统计算了曝光时间,并在此基础上进行了地面成像实验。实验结果表明,光学系统设计合理,保证了敏感器所具有的高精度和大视场。     

The performances of silicon solar cell with core–shell p-n junctions of micro-nano pillars fabricated by cesium chloride self-assembly and dry etching

Silicon micro-nano pillars are cost-efficiently integrated using twice cesium chloride (CsCl) islands lithography technique and dry etching for solar cell applications. The micro PMMA islands are fabricated by inductively coupled plasma (ICP) dry etching with micro CsCl islands as masks, and the nano CsCl islands with nano sizes then are made on the surface of micro PMMA islands and silicon. By ICP dry etching with the mask of micro PMMA islands and nano CsCl islands, the micro-nano silicon pillars are made and certain height micro pillars are randomly positioned between dense arrays of nano pillars with different morphologies by controlling etching conditions. With 300 nm depth p-n junction detected by secondary-ion mass spectrometry (SIMS), the micro pillars of the diameter about 1 μm form the core–shell p-n junction to maximize utility of p-n junction interface and enable efficient free carrier collection, and the nano tapered pillars of 150 nm diameter are used to decrease reflection by a graded-refractive-index. Compared to single micro or nano pillar arrayed cells, the co-integrated solar cell with micro and nano pillars demonstrates improved photovoltaic characteristic that is a photovoltaic conversion efficiency (PCE) of 15.35 % with a short circuit current density (J _sc) of 38.40 mA/cm² and an open circuit voltage (V _oc) of 555.7 mV, which benefits from the advantages of micro-nano pillar structures and can be further improved upon process optimization.     

F等离子体刻蚀Si中Lag效应的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟的方法对感应耦合等离子体刻蚀中Lag效应的产生机理进行了研究. 研究结果表明,在刻蚀过程中普遍存在Lag效应,宽槽的刻蚀率明显比窄槽的刻蚀率要高,这是由于宽槽更有利于产物从槽中的逸出;窄槽中产物从槽中逸出的速率较低,较多的产物拥挤在窄槽中降低了入射的F等离子体入射的速度,从而降低了F等离子体到达Si表面的能量,而相同条件下,刻蚀率随能量的降低而降低;另一方面,窄槽中入射的等离子体与槽壁的距离较近,使得入射的F更容易与槽壁表面的Si的悬挂键结合沉积在槽壁表面,使刻蚀出的槽宽度变窄,进一步影响到后继粒子的入射;Lag 效应随槽宽的减小而增强,随温度的升高而减弱,随入射粒子能量的升高而增强. 关键词： 分子动力学 Lag效应 刻蚀 刻蚀率     

Micro thermal shear stress sensor based on vacuum anodic bonding and bulk-micromachining

This paper describes a micro thermal shear stress sensor with a cavity underneath, based on vacuum anodic bonding and bulk micromachined technology. A Ti/Pt alloy strip, 2μm×100μm, is deposited on the top of a thin silicon nitride diaphragm and functioned as the thermal sensor element. By using vacuum anodic bonding and bulk-si anisotropic wet etching process instead of the sacrificial-layer technique, a cavity, functioned as the adiabatic vacuum chamber, 200μm×200μm×400μm, is placed between the silicon nitride diaphragm and glass （Corning 7740）. This method totally avoid adhesion problem which is a major issue of the sacrificial-layer technique.     

Micro‐Raman analysis and finite‐element modeling of 3 C‐SiC microstructures

Micro‐ and nano‐electromechanical systems (MEMS and NEMS) fabricated in 3 C‐SiC are receiving particular attention thanks to the material physical properties: its wide band gap (2.3 eV), its ability to operate at high temperatures, its mechanical strength and its inertness to the exposure in corrosive environments. However, high residual stress (which is normally generated during the hetero‐epitaxial growth process) makes the use of 3 C‐SiC in Si‐based MEMS fabrication techniques very limited leading to a failure of micro‐machined/sensor structures. In this paper, micro‐Raman characterizations and finite‐element modeling (FEM) of microstructures realized on poly and single‐crystal (100) 3 C‐SiC/Si films are performed. Transverse optical (TO) Raman mode analysis reveals the stress relaxation on the free standing structure (796.5 cm⁻¹) respect to the stressed unreleased region (795.7 cm⁻¹). Also, microstructures as cantilever, bridge and planar rotating probe show an intense stress field located around the undercut region. Here, the TO Raman mode undergoes an intense shift, up to 2 cm⁻¹, ascribed to the modification of the Raman stress tensor. Indeed, the generalized axial regime, described by diagonal components of the Raman stress tensor, cannot be applied in this region. Raman maps analysis and FEM simulations show the ‘activation’ of the shear stress, i.e. non‐diagonal components of the stress tensor. The stress‐Raman modes shift correlation, in the case of fully non‐diagonal stress tensors, has been investigated. The aim of future works will be to minimize the stress field generation and the defects density within the epitaxial layer. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

感应耦合等离子体刻蚀在聚合物光波导制作中的应用

提出了利用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术提高聚合物光波导器件性能的方法,介绍了ICP刻蚀技术的原理和优点。选取聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸环氧丙酯(P(MMA-GMA))作为波导材料,采用氧气作为刻蚀气体,研究了ICP参数变化对刻蚀效果的影响。介绍了倒脊形光波导的制备过程,采用改变单一工艺参数的方法,分析了刻蚀效果随时间、功率、压强、气体流量等参数的变化,对参数优化后刻蚀得到的凹槽和平板结构进行了表征。实验结果表明:在天线射频功率为300 W,偏置射频功率为30 W,气体压强为0.5 Pa,氧气流速为50 cm³/min的条件下,可获得侧壁陡直、底面平整的P(MMA-GMA)凹槽结构。     

Nanotribological properties of silicon surfaces nanopatterned by laser interference lithography

The problems caused by the adhesive force and friction force become more critical when the size of M/NEMS devices shrinks to micro/nano-scale. The nanotexture-patterned surface is an effective approach to reduce friction force on micro/nano-scale. Laser interference lithography is an attractive method to fabricate micro/nanotextures, which is maskless and allows large area periodical structures to be patterned by a couple of seconds’ exposure in a simple equipment system. We fabricate various nanogrooves with different pitch and space width on silicon wafers by laser interference lithography and chemical etching. We investigate the nanotribological properties of the patterned surfaces by AFM/FFM. We show that friction on the nano/micro-scale is related to the coverage rate of the nanogrooves, which decreases with increase in the space width and decrease in the pitch.     

场发射冷阴极微栅孔阵列制备技术

实现了一种采用聚苯乙烯纳米球自组装技术和微机械制造技术加工的场发射阴极用亚微米栅极微孔阵列。设计了一套完整的工艺实验方案,首先采用微球自组装技术获得了亚微米级金属网孔掩膜,然后通过反应离子刻蚀技术获得了亚微米栅极孔阵列,从而实现了集成度高、分布均匀的周期性亚微米孔洞阵列的制备,微孔集成度达到108cm-2。实验研究了氧气刻蚀聚苯乙烯微球的规律。采用金属掩膜,四氟化碳干法刻蚀二氧化硅,获得了深度为500 nm的微孔。实验结果证明该工艺方案是一种获得大面积、均匀分布、集成度高的场发射冷阴极栅孔阵列的有效方法。