技术论坛

• 石墨烯材料、器件与电路的研究现状

  王宗成;王淑华;

  简单介绍了石墨烯优异的电学特性及主要国家的发展规划。详细论述了石墨烯材料制备技术的发展现状,如SiC外延法和CVD法的优缺点和目前的技术水平,其中SiC外延法生长的石墨烯尺寸达4英寸(1英寸=2.54 cm),迁移率高;CVD法生长的石墨烯尺寸达30英寸以上,质量好,基本能满足石墨烯器件和电路的应用需求。从RF器件和电路、数字逻辑器件和电路以及THz器件和电路几个方面重点阐述了石墨烯电子器件和电路的最新研究进展,目前石墨烯RF晶体管在栅长分别为67和140 nm时,截止频率fT分别为427和300 GHz,而石墨烯逻辑器件在带隙研究的推动下,导通关断电流比(Ion/Ioff)已达到107。最后,从石墨烯材料制备和电子器件与电路方面对其发展方向进行了总结。

  2015年10期 v.52;No.461 613-619+628页 [查看摘要][在线阅读][下载 286K]
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器件与技术

• 天然色素染料敏化的太阳电池性能

  杨修文;王明秋;

  利用黑米、辣椒的植物染料分子及其混合的染料分别敏化了TiO2薄膜电极,制备出太阳能光化学电池。测试发现黑米的染料分子与TiO2膜有相互键合作用,使吸收峰值从568 nm移动到599 nm;黑米、辣椒及其混合时的染料在TiO2膜上的吸收曲线比在乙醇溶液中的吸收曲线平缓;混合染料敏化电池的最大输出功率为1.524 mW,黑米色素和辣椒色素单独敏化电池的最大输出功率分别为1.248和0.229 mW,表明混合染料敏化电池效能超过两种染料分别敏化时电池效能的线性叠加,混合染料的同时敏化效应有利于提高电池的转化效率。

  2015年10期 v.52;No.461 620-623+628页 [查看摘要][在线阅读][下载 369K]
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材料与结构

• a-SiN_xO_y薄膜局域态激子发光

  张辰朔;郝惠莲;许俊发;万梓扬;

  利用等离子体增强化学气相沉积方法在单晶硅衬底上制备出非晶氮氧化硅(a-SiNxOy)薄膜。基于结构表证、光致发光(PL)光谱、温度依赖性PL光谱和光致激发(PLE)光谱,对aSiNxOy薄膜中局域态激子的发光性能进行了详细的研究。傅里叶红外吸收光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)实验结果证实了a-SiNxOy薄膜中存在O—Si—N键合结构;PLE和PL峰位之间存在0.92 eV的斯托克斯漂移,表明a-SiNxOy薄膜室温可见发光主要起源于局域态激子的辐射复合;实验和理论计算结果表明,a-SiNxOy薄膜室温PL主要起源于与Si—O—Si和O—Si—N相关的局域态激子的辐射复合。

  2015年10期 v.52;No.461 624-628页 [查看摘要][在线阅读][下载 634K]
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• In₂O₃亚微空心球制备及其光催化与电化学性能

  闫共芹;蒋安邦;赵冠林;魏鹏湾;

  通过水热模板法制备得到了In2O3亚微空心球,并研究了其光催化性能和电化学性能。研究发现,空心球由直径为10~20 nm的C-In2O3纳米颗粒聚集而成,其壳层厚度为50 nm左右,表面具有大量的介孔。通过测试紫外光照射下罗丹明B溶液的催化分解,研究了In2O3亚微空心球的光催化性能。研究发现,由于微球所具有的空心结构和介孔结构,使其具有较好的光催化活性,紫外光照射10 h后罗丹明B的降解率为46.3%。以In2O3亚微空心球作为锂离子电池阴极材料,研究了其电化学性能,发现In2O3空心球表现出良好的电化学性能,在0.1 C倍率下首次充电容量和首次放电容量分别达到760和725 mA·h·g-1。

  2015年10期 v.52;No.461 629-632+659页 [查看摘要][在线阅读][下载 447K]
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MEMS与传感器

• 不同拓扑衍生结构微混合器的仿真与分析

  刘贵亚;张宇;李民权;赵超;罗军;黄成军;

  采用微电子机械加工技术,以简单易加工的传统T型直通道微混合器为基础,提出了由其衍生的3种新型的微器件结构,即T型方波通道、T型方波通道带扩展腔和T+Y型四通道微混合器。利用有限元方法建立目标模型,系统地研究和比较了这4种微混合器内流体的流动特性和混合效率。研究结果表明,相较于T型直通道微混合器,方波型通道微混合器能有效地产生涡流,提升混合效率。而周期性扩展腔的引入,进一步加强了这种效果。同时发现,T+Y型的四通道微混合器相较于传统的两通道微混合器,能极大地提升器件性能。通过模型演进和结构优化,在讨论了混合器几何结构参数变动对管内流体流动特性和混合效率的影响基础上,最终得到一种结构简单、易于加工、能在低雷诺数下实现高混合效率的新型微混合器设计。

  2015年10期 v.52;No.461 633-638+680页 [查看摘要][在线阅读][下载 460K]
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• 平行板微管道内的Jeffrey流体的电磁流动

  杨丽清;菅永军;

  研究了平行板微管道内线性黏弹性流体的电磁流动,其中线性黏弹性流体的本构关系是由Jeffrey流体模型来描述的。利用分离变量法,在无滑移条件和滑移条件下,求解了线性化的非定常柯西动量方程和Jeffrey流体本构方程,给出了黏弹性Jeffrey流体速度的解析表达式。通过数值计算,分析了无量纲雷诺数Re、哈特曼数Ha、弛豫时间λ1ω和滞后时间λ2ω对速度剖面的影响。结果表明,无量纲滑移长度α增大了流体的速度振幅,滑移条件下流体的速度大于无滑移条件下流体的速度。此外,随着哈特曼数Ha的增加,速度先增加后减少;随着弛豫时间λ1ω的增加,速度也变得越来越大;随着雷诺数Re和滞后时间λ2ω的增加,速度变得越来越小。

  2015年10期 v.52;No.461 639-648页 [查看摘要][在线阅读][下载 605K]
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• 圆片级封装中硅帽的设计和加工

  陈颖慧;张慧;施志贵;屈明山;

  为了提高微电子机械系统(MEMS)器件的成品率和集成度,介绍了一种应用于圆片级封装的硅帽结构。重点介绍了该硅帽结构的设计和加工方法。分析了圆片级封装(WLP)采用侧引线和通孔引线两种方式的优缺点。完成了上大下小的硅通孔结构和不同开口面积的通孔引线实验。采用电感耦合等离子(ICP)干法刻蚀获得了高深宽比、高陡直度的硅通孔。采用光学显微镜测试了上、下通孔的平面结构。在完成硅帽和敏感结构的键合后,进行了引线测试,结果表明这种上大下小的通孔结构能很好地完成引线工艺,其中250μm×250μm的尺寸是最佳开口面积。

  2015年10期 v.52;No.461 649-653+670页 [查看摘要][在线阅读][下载 425K]
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加工、测量与设备

• 基于高分子聚合物毫米波滤波器快速制造技术

  崔建利;段俊萍;赵龙;张斌珍;

  利用UV-LIGA技术制作毫米波腔体滤波器SU-8主模结构,通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)对所制作的SU-8主模结构进行一次复制,得到多个相同的负模结构,将负模结构浸泡在羟丙基甲基纤维素(HPMC)溶液中进行表面防粘处理。处理后,使用PDMS-PDMS软光刻技术和NOA73紫外固化技术进行二次复制,得到PDMS和NOA73材料的毫米波腔体滤波器。对快速复制出的滤波器的表面形貌、结构尺寸进行观测,对其电磁性能(中心频率、带宽、插损和回波损耗)进行测试。结果显示,该方法制备出的毫米波滤波器具有较好的电磁性能。采用该方法制作的毫米波腔体滤波器具有生产周期短、成本低、效率高和结构可靠的特点。

  2015年10期 v.52;No.461 654-659页 [查看摘要][在线阅读][下载 537K]
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• 薄膜体声波谐振器的测试与表征

  蔡洵;高杨;黄振华;刘海涛;

  为了表征所制备的L波段通孔型AlN薄膜体声波谐振器(FBAR)的性能,使用射频探针台和矢量网络分析仪测得FBAR的S参数,扫频步长为1 MHz;为了避免使用3 dB带宽法计算FBAR Q值产生的较大误差,采用阻抗相位微分法,在ADS软件环境下计算出FBAR的Q值。比较实测的S参数及Mason模型仿真得到的S参数发现:采用低阻硅衬底会使FBAR的Q值降低;制备的FBAR中膜层的偏厚会使其谐振频率向低处漂移。制备的性能较好的FBAR,其串联谐振频率为1.509 GHz,Q值为60.4,并联谐振频率为1.523 GHz,Q值为523.4,有效机电耦合系数为2.25%。给出的FBAR片上测试与性能表征方法具有通用性。

  2015年10期 v.52;No.461 660-665页 [查看摘要][在线阅读][下载 494K]
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• KIO₄和FA/O螯合剂对铜钌CMP的影响

  安卫静;周建伟;王帅;武鹏;王娟;王辰伟;段波;

  在工作压力为2 psi(1 psi=6 894.76 Pa)、抛光头转速为60 r/min、抛光盘转速为65 r/min、流量为150 mL/min的条件下,对3英寸(1英寸=2.54 cm)的Ru和Cu进行化学机械抛光实验,研究了氧化剂和FA/O螯合剂对Ru化学机械抛光速率以及对Cu和Ru的速率选择比的影响。实验结果表明:KIO4的使用可以大大提高Ru的去除速率,并且当KIO4的浓度为0.02 mol/L,FA/O螯合剂的浓度为3 mL/L时,Cu和Ru之间有很好的速率选择比。此外,通过电化学方法对Cu和Ru表面的腐蚀情况进行了分析研究。结果表明,当KIO4的浓度达到0.02 mol/L时,Cu片和Ru片表面的腐蚀基本不变,并且FA/O螯合剂的加入能略微缓解Cu和Ru之间的电偶腐蚀现象。

  2015年10期 v.52;No.461 666-670+608页 [查看摘要][在线阅读][下载 840K]
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• CMP中新型碱性阻挡层抛光液的性能

  栾晓东;刘玉岭;王辰伟;高娇娇;张文倩;

  介绍了一种不含腐蚀抑制剂苯并三氮唑(BTA)和氧化剂的弱碱性阻挡层抛光液。通过测量抛光液的pH值、Zeta电位、黏度、粒径大小及粒径分布随放置时间的变化来研究抛光液的稳定性;该抛光液与商业阻挡层抛光液进行比较,通过测试抛光后的晶圆表面状态,发现该抛光液有利于化学机械抛光(CMP)后清洗;在E460E机台上研究抛光液中各种成分(磨料、FA/O螯合剂)和抛光液pH值对Cu,Ta和SiO2去除速率选择比的影响。实验研究结果表明该弱碱性阻挡层抛光液使用保质期长达一个月以上并且利于CMP后清洗,抛光后的晶圆表面无氧化铜结晶和BTA颗粒。抛光实验结果显示磨料、FA/O螯合剂和pH值对Cu,Ta和SiO2去除速率选择比有不同的影响,其中影响最大的是磨料质量分数。

  2015年10期 v.52;No.461 671-675页 [查看摘要][在线阅读][下载 381K]
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• 真空提纯对n型高阻区熔硅单晶研制的影响

  庞炳远;闫萍;刘洪;

  采用真空提纯工艺对棒状多晶硅原料进行了区熔(FZ)提纯,之后对提纯后的多晶硅进行单晶生长。通过检测每次提纯后的多晶硅和最终生长成的硅单晶的电阻率变化,得到了真空提纯工艺对电阻率变化的影响规律。之后,通过计算得到了原料中主要杂质磷杂质在每次真空提纯后的去除量,并讨论了磷杂质去除量对材料导电类型的影响。分析认为真空提纯工艺具有较高的提纯效率,通过真空提纯工艺可大幅提高材料的纯度和电阻率。提出要研制n型高纯高阻硅单晶,还需通过真空提纯工艺精确地控制硼、磷杂质的相对含量,并充分考虑杂质在径向上的分布规律。

  2015年10期 v.52;No.461 676-680页 [查看摘要][在线阅读][下载 401K]
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• 罕王微电子(辽宁)有限公司

  <正>罕王微电子(辽宁)有限公司,是以MEMS设计及制造技术为核心,以生产MEMS传感器、MEMS执行器、ASIC和提供MEMS代工、咨询、服务为主营业务的大型综合高新技术企业。罕王微电子(辽宁)有限公司成立于2011年,系罕王集团控股的高科技中美合资企业。其核心产品定位于高端MEMS传感器、智能传感器及其应用产品配套系统,主要面向汽车电子、消费电子、生物医疗、能源电力、环境监控以及工业控制等核心领域,满足国内外MEMS传感器及应用市场的需求。

  2015年10期 v.52;No.461 609页 [查看摘要][在线阅读][下载 489K]
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