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上海申思特自動化設備有限公司

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氫化硅薄膜介觀力學行為研究和耐高溫E+E壓力傳感器
氫化硅薄膜介觀力學行為研究和耐高溫E+E壓力傳感器
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更新時間:2016-12-26 17:09:35瀏覽次數:825

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【簡單介紹】
氫化硅薄膜介觀力學行為研究和耐高溫E+E壓力傳感器
主要針對氫化硅薄膜介觀力學行為和耐高溫E+E壓力傳感器這兩個問題展開了理論與實驗的研究。氫化硅薄膜廣泛應用于光電子器件,如二極管、薄膜晶體管、太陽電池、液晶顯示器等,人們對其光電特性作了深入的研究,但對力學特性涉及很少。
【詳細說明】

氫化硅薄膜介觀力學行為研究和耐高溫E+E壓力傳感器
主要針對氫化硅薄膜介觀力學行為和耐高溫E+E壓力傳感器這兩個問題展開了理論與實驗的研究。氫化硅薄膜廣泛應用于光電子器件,如二極管、薄膜晶體管、太陽電池、液晶顯示器等,人們對其光電特性作了深入的研究,但對力學特性涉及很少。已有的研究表明氫化硅薄膜,尤其是納米硅薄膜有很強的應力敏感特性,在高靈敏度E+E壓力傳感器、位移傳感器和量子隧道傳感器等相關器件應用上有極大的應用前景,因此通過對氫化硅薄膜顯微結構與介觀力學性能的研究,探明二者之間關系(內稟關聯特性)為器件開發的提供基本數據。

氫化硅薄膜介觀力學行為研究和耐高溫E+E壓力傳感器
對射頻等離子體增強化學氣相沉積(RF-PECVD)系統進行了改造,制備了氫化硅薄膜,成功地進行了磷或硼的摻雜。用拉曼譜揭示了氫化硅薄膜的晶粒平均大小和晶態比;用橢偏儀測試了所制備薄膜的厚度;用X射線衍射譜對薄膜微結構和材料性能的進行了比較。以相同的工藝在玻璃和單晶硅襯底上制備了本征或摻磷(硼)的納米硅薄膜,對不同襯底上納米硅薄膜進行了對比研究,發現襯底對薄膜生長速率影響不大,但所制備薄膜的微觀結構有很大的差異。相同工藝條件下,在玻璃襯底上生長的薄膜,表面粗糙度小于單晶硅襯底上的薄膜;而晶化程度低于單晶硅襯底。摻雜使微結構有了變化,摻磷促進晶化,摻硼促進非晶化。用不同波長的激光線對單晶硅,納米硅薄膜和非晶硅薄膜拉曼散射實驗,發現拉曼線形隨激光線波長的不同而不同。當用紫外光短波長325nm激光線激發時,由于穿透深度淺,在318.2cm~(-1)處出現了小峰。無論單晶硅襯底還是玻璃襯底的硅薄膜,當用785nm激光線激發時,由于穿透深度深,對單晶硅襯底的薄膜,反映了襯底的信息,在520.0cm~(-1)附近有尖銳的譜峰;而對玻璃襯底的薄膜而言,則是彌散的拉曼光譜,反應了玻璃襯底非晶無序的微結構特征。對氫化硅薄膜介觀力學行為及其與微結構內稟關聯特性進行了研究,發現相同的晶態比,制備于玻璃襯底上的氫化硅薄膜由于存在非晶態的過渡緩沖層,彈性模量小于相應的制備于單晶硅襯底上的氫化硅薄膜。由于磷的摻入,薄膜中晶粒細化,有序度提高,薄膜的晶態比一般在40%以上。硼的摻入,晶態比減小,一般低于40%。同時發現對摻磷,本征和摻硼的氫化硅薄膜,分別在晶態比為45%,30%和15%左右,彈性模量zui小。這些研究結果對器件級硅薄膜的制備以及器件化有重要的指導意義。針對高靈敏度納米硅薄膜E+E壓力傳感器的研究,本文進行了耐高溫E+E壓力傳感器的研究。制作了熱壓焊工作臺,選用退火后的金絲,通過金金連接完成內引線鍵合。掌握了耐高溫膠粘劑的實用配比及固化工藝;自制了耐高溫覆銅傳引板,采用含銀的高溫焊錫絲,選用耐高溫導線作為外導線,完成了耐高溫傳感器封裝的關鍵部分。 選用恒流源激勵,設計了溫度補償電路,用對溫度求導數的數學方法,推導了靈敏度熱漂移(temperature coefficient of sensitivity,TCS)、熱零點漂移(temperature coefficient of offset,TCO)和零位輸出(offsetshift of voltage,V_(os))漂移補償計算公式,實現了寬溫區溫度系數補償,在-20℃~200℃補償溫區內,通過溫度循環標定,經補償后TCS和TCO的值均小于1.0×10~(-4)/℃·FS;非線性誤差小于0.1%FS,不重復性和遲滯誤差均小于0.05%FS,總精度小于0.2%FS,高、低溫時漂均小于0.1mV/8h,獲得了量程從0~40MPa、耐溫-40~220℃。

氫化硅薄膜介觀力學行為研究和耐高溫E+E壓力傳感器
具有一定抗瞬時高溫沖擊能力,高精度穩定性佳的壓阻式E+E壓力傳感器,靜態技術指標優于同類型Kulite公司產品。后又用針對適用于塑料、橡膠、化纖、蒸汽、熱油等高溫介質壓力的測量工況,采用分體結構,研制了通用型分體式耐高溫E+E壓力傳感器,用汞作為傳壓介質,使被測高溫高壓液體或氣體與敏感元件隔離開來,大大地拓寬了工作溫區,使傳感器工作溫度提高到350℃。



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