1 山东理工大学机械工程学院，山东 淄博 255049
2 洛阳船舶材料研究所，河南 洛阳 471003
3 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
钛合金表面氧化在提高耐磨、耐蚀、界面相容性等方面具有重要应用。采用高斯分布的面热源，模拟红外激光制备Ti6Al4V钛合金表面氧化层过程中的温度分布及变化。首先，通过对比激光功率为500 W（功率密度为39.8 W/mm2）、扫描速度为15 mm/s时钛合金表面和厚度方向温度分布的模拟与试验结果，验证了有限元模型的有效性。然后，采用该模型研究激光功率、扫描速率、重复扫描间隔等对温度场的影响规律。随着激光功率增加，扫描速率降低，加工过程中的线能量增加，钛合金表面和厚度方向的温度整体增加。当线能量相同情况下，由于能量在钛合金表面的累积，大功率高扫描速度下可以获得更高的表面温度和基本相同的内部温度。随着重复扫描间隔的缩小，表面最高温度逐渐升高。
激光加工 氧化层 钛合金 数值模拟 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1714006
青海黄河上游水电开发有限责任公司西安太阳能电力分公司，西安 710100
本文主要对低压化学气相沉积(LPCVD)法制备N型高效晶硅隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池工艺进行研究。分析LPCVD法制备隧穿氧化层及多晶硅层的影响因素，研究了不同氧化层厚度、多晶硅厚度及多晶硅层中P掺杂量对太阳能电池转换效率的影响。结果表明：当隧穿氧化层厚度在1.55 nm时，钝化效果最佳；多晶硅层厚度120 nm时Voc达到最高值；多晶硅层厚度在90 nm时Eff最高。当P掺杂量为3.0×1015 cm-2时可获得较高的Voc，原因是随着P掺杂量的增加，多晶硅层场钝化效果提高。
TOPCon电池 隧穿氧化层 多晶硅层 钝化 掺杂 TOPCon cell LPCVD LPCVD tunnel oxide layer polycrystalline silicon layer passivation doping
1 国防科技大学空天科学学院新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室, 长沙 410073
2 中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室, 北京 100076
超高温陶瓷及其复合材料因具有耐超高温、轻质和抗氧化烧蚀等优点, 目前已成为航空航天领域热结构材料研究的热点和前沿。基于稀土化合物在热障涂层等领域的优异性能和成功应用, 研究人员将稀土化合物引入超高温陶瓷及其复合材料中, 改善氧化层的结构和性质, 以期解决超高温陶瓷基复合材料氧化层增长速度偏快和宽温域高低温循环氧化层易剥落等问题。本文综述了稀土改性超高温陶瓷及其复合材料的研究现状, 分析探讨了改性机理, 并展望了未来的研究发展方向。
超高温陶瓷 超高温陶瓷复合材料 稀土元素 氧化烧蚀行为 化合物改性 氧化层 ultra-high temperature ceramics ultra-high temperature ceramic composite rare earth element oxidation and ablation behavior compound modification oxide layer
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春3003
2 中国科学院大学，北京100190
3 上海卫星工程研究所，上海200240
为了预警空间天气，需对日地空间物理过程进行监测，极紫外（Extreme Ultraviolet， EUV）滤光片是极紫外成像仪其中的重要组成部分，用来去除太阳辐射光谱中的非工作波段的辐射。为了优化EUV滤光片在17.1 nm波长处的透过率，本文基于比尔-朗伯定律通过理论计算和软件模拟确定17.1 nm EUV滤光片的材料及厚度。首先，采用真空热蒸发的方式在熔石英基底沉积脱膜层和金属薄膜，成功制备了以镍网为支撑的EUV滤光片。经测试，滤光片在17.1 nm处的透过率约为43.81%，表面光滑平整且无明显针孔。接下来为了说明氧化层对透过率的影响，使用椭圆偏振光谱仪测量滤光膜样品，得到放置不同时间的氧化层膜厚，并测得粗糙度来优化模拟滤光片透过率。利用IMD拟合样品氧化层厚度及粗糙度，调整层厚达到与实际测量值最为接近的曲线。实验结果表明滤光片透过率的模拟值与测量值绝对误差约1%，符合良好。本文为17.1 nm EUV滤光片提供了制备方法以及优化思路，在空间探测领域有重要应用价值。
金属薄膜 滤光片 栅网支撑 极紫外 氧化层 metal thin-film filter mesh support Extreme Ultraviolet（EUV） oxide layer
1 南昌航空大学 材料科学与工程学院，江西 南昌 330063
2 江西洪都航空工业集团有限责任公司，江西 南昌 330063
3 苏州大学 机电学院，江苏 苏州 215000
激光清洗以绿色、安全、便于控制等优点，在航空航天、电子、交通等领域有着重要的应用价值。采用纳秒脉冲激光清洗航空2A12铝合金表面TB06-9涂层，研发了一种新型的两步法无损激光清洗工艺。运用扫描电子显微镜、能谱仪，超景深三维显微镜和万能电子实验机等分析激光清洗涂层。结果表明，第一步采用单次激光清洗，随激光功率的增加，试样表面涂层逐渐减少裸露出氧化层及基材。激光功率为40 W时氧化层保留完好，功率为45 W时氧化层开始出现损伤，随着功率的增加，损伤逐渐增多。最终确定第一步优化参数为激光的频率为20 kHz，功率为40 W，扫描速度为1040 mm/s，线间距为0.052 mm。第二步在第一步的基础上进行多次清洗，获得的优化参数为激光频率为1000 kHz，功率为80 W，扫描速度为690 mm/s，线间距为0.034 5 mm。两步法激光清洗试样的表面与原始试样表面形貌相似，表面显微硬度及抗拉强度基本保持一致，较好地保留了材料的原有力学性能。
激光除漆 铝合金 涂层 氧化层 无损 laser coating removing aluminum alloy coating oxide layer nondestructive 红外与激光工程
2022, 51(12): 20210936
本文分别以加双氧水的化学机械抛光和未加双氧水的纯机械抛光方式对 InSb晶片进行表面处理，通过分析氧化膜的生成，以及对 InSb晶片的表面划痕、表面粗糙度和表面损伤的表征，开展了两种不同抛光方式下 InSb晶片的表面质量对比研究。结果表明，在化学机械抛光过程中， InSb晶片表面有氧化层生成，该氧化层能保护材料表面免受损伤；并且发现加入双氧水作为抛光液的化学机械抛光方法能够获得较好表面质量的 InSb晶片，其表面几乎无划痕，粗糙度降至 0.606 nm，平整度约 6.916 nm，且表面损伤明显降低。
表面质量 抛光 氧化层 化学机械抛光 机械抛光 InSb InSb, surface quality, polishing, oxide layer
1 中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
2 模拟集成电路国家级重点实验室, 重庆 400060
在现代高性能模拟集成电路设计中, 噪声水平是影响电路性能的关键因素之一。研究了双多晶自对准高速互补双极NPN器件中发射极结构对器件直流和低频噪声性能的影响。实验结果表明, 多晶硅发射极与单晶硅界面超薄氧化层以及发射极几何结构是影响多晶硅发射极双极器件噪声性能的主要因素。
1/f噪声 双极器件 界面氧化层 1/f noise bipolar transistor interfacial oxide
1 沈阳工业大学机械工程学院, 辽宁 沈阳 110870
2 沈阳帕卡濑精有限总公司, 辽宁 沈阳 110042
采用脉冲激光清洗技术以不同的振镜扫描速度对TA15钛合金表面的氧化层和油污进行去除,分析了激光清洗后TA15钛合金的表面形貌以及清洗表面的成分变化和硬度变化。结果表明:随着振镜扫描速度从7000 mm·s -1 增大到10000 mm·s -1,清洗表面的钛元素含量呈现先增加再降低的趋势,而氧元素含量则是先降低再升高;当扫描速度为8000 mm·s -1时,清洗表面的钛元素含量达到最高值,w(Ti)=79.47%,氧元素含量达到最低值,w(O)=8.62%;清洗表面的硬度随着扫描速度的减小而增大;激光清洗去除TA15氧化层的机制主要为气化机制和相爆炸机制。
激光技术 激光清洗 TA15钛合金 氧化层 表面形貌 表面成分 维氏硬度 中国激光
2021, 48(18): 1802004
1 西南交通大学 机械工程学院 摩擦学研究所, 成都 610031
2 南华大学 机械工程学院, 湖南 衡阳 421001
摩擦诱导选择性刻蚀具有加工成本低、流程简单、低加工损伤等优势, 是实现单晶硅表面微纳米结构构筑的重要途径。为探究摩擦诱导机械划痕在单晶硅表面微纳加工中的掩膜行为, 实验研究了选择性刻蚀中机械划痕掩膜下的线/面结构形貌与高度特征, 并将其与氧化层掩膜进行对比。实验发现机械划痕掩膜性能与氧化层无明显差异, 并讨论了两种不同掩膜下选择性刻蚀中纳米结构的形貌演变机理。最后, 实现了采用不同掩膜的复合纳米图案加工。研究结果可为基于摩擦诱导选择性刻蚀的单晶硅表面高质量可控加工提供依据。
摩擦诱导选择性刻蚀 机械划痕 氧化层 掩膜 单晶硅 friction-induced selective etching mechanical scratches oxide layer anti-etching mask monocrystalline silicon
光子学报
2020, 49(10): 1025002
