中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
军用陶瓷或金属封装中的共晶烧结芯片贴装工序存在的主要问题是, Sn基焊料极易氧化形成Sn2O、SnO2等氧化物, 在共晶过程中不断堆积在焊料表面, 形成焊料表面悬浮颗粒, 造成PIND失效。文章基于氧化膜破裂理论, 通过对当前使用的共晶烧结氮气保护的结构进行改进, 采用小型半密闭腔体的方式实现了局部高纯度氮气保护环境。在共晶烧结贴片过程中, 氧化膜破裂融入焊料体内, 同时因氧化膜破裂而流出的熔融焊料在良好的氮气保护环境下形成新的光亮圆润的焊料表面, 有效减少了焊料表面悬浮氧化物颗粒。统计数据表明, 该改进研究有效降低了PIND失效率和成品筛选电路的成本损失; 该改进实现了共晶烧结贴片焊料表面极少产生悬浮氧化物颗粒, 极大地降低了可动颗粒导致的电路短路、断路等误动作的危害性和可靠性风险。
微电子封装 共晶烧结 氮气保护 microelectronic packaging eutectic die attach nitrogen protection
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
氮气分子在不同波长（中红外、近红外、紫外）强场飞秒激光的泵浦下，其分子离子在传播前向能够发出具有良好相干性的可见光波段的窄带辐射。在400 nm紫外飞秒激光的激发下，波长为428 nm和423 nm的相干辐射受到的关注较少，物理性质尚不明确。本研究对该辐射的偏振性质、气压和泵浦激光能量依赖关系进行了系统的测量。实验发现，该辐射的偏振与线偏振泵浦激光的偏振态保持一致，辐射强度随着气压和泵浦激光能量呈现出非线性的增加。利用基于密度矩阵的强场电离和能级耦合模型，对氮气分子在强场中的电离和相关离子能级在强场作用下的耦合进行了数值模拟研究。结果表明，在较大的激光强度范围内，氮气离子上能级
$ {\mathrm{B}}^{2}{\mathrm{\Sigma }}_{\mathrm{u}}^{+} $![]()
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和其离子基态
$ {\mathrm{X}}^{2}{\mathrm{\Sigma }}_{\mathrm{g}}^{+} $![]()
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之间，对应428 nm和423 nm的振动态之间总是能够形成粒子数反转，而且该反转对于激光参数具有鲁棒性，与实验观测结果一致。
1 安徽理工大学材料科学与工程学院, 安徽 淮南 232001
2 同济大学环境科学与工程学院, 上海 200092
3 天津信科环保科技有限公司, 天津 300457
4 天津大学环境科学与工程学院, 天津 300072
现有的国标光度法无法直接测定流程工业中连续反应单元生产过程的污染物, 主要原因是氧气在深紫外区对紫外光的吸收干扰了紫外分光光度计对目标物质的检测, 导致检测结果存在一定程度偏差。 因此, 解决这一问题的关键核心是稳定获取深紫外区不同特征波长物质的高灵敏光度信息。 在紫外分光光度计基础上加装氮气输配系统, 同时设计了自动进样流通池及进样托盘以实现检测间隙自动进样功能, 减少检测间隙氮气消耗。 为提高仪器稳定性, 分别精准控制通入仪器内部光学系统区、 样品室和数据接收区三个腔体的氮气流量, 数值分别为6, 2和3 L·min-1, 使仪器基线平直度平均值由0.108降低至0.010, 较空气条件削减了90.7%。 通过对比空气与氮气两种气氛下直接测定SO2-4的吸光度、 灵敏度、 灵敏度变化量和线性范围的差异, 发现氮气气氛下检测结果的吸光度和灵敏度在光程b=1~100 mm范围内均有提升, 灵敏度变化量随b=1 mm时的10.42%增大至b=100 mm时30.65%, 线性范围却随光程的增加由0.09 g·L-1缩短至0.03 g·L-1。 说明氮气输配系统能够成功抑制检测过程中紫外光强度的衰减。 与检测SO2-4的常用方法之一的离子色谱法相比, 该方法具有检测便捷、 检测结果稳定可靠并且经济效益良好的优势, 可为工业实际应用奠定基础。
深紫外光谱 紫外分光光度计 氮气输配系统 稳定性 灵敏度 准确度 Deep ultraviolet spectrum UV spectrophotometer Nitrogen transmission and distribution system Stability Sensitivity Accuracy 光谱学与光谱分析
2022, 42(12): 3802
1 1.江苏科技大学 能源与动力学院, 镇江 212003
2 2.莫尔多瓦州立大学, 萨兰斯克430005, 俄罗斯
3 3.西安科技大学 材料科学与工程学院, 西安 710054
4 4.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
工业上应用哈伯工艺法合成氨过程要求严苛, 需要消耗大量能源且二氧化碳排放量大。因此, 开发在常规环境条件下通过电催化氮还原反应的清洁技术, 对未来可持续的能源转化进程具有重要意义。本研究采用密度泛函理论计算方法, 对TM1N4/TM2嵌入石墨烯的氮还原反应进行了全面研究。在充分考虑活性和稳定性的情况下, 研究结果表明, NiN4/Cr锚定石墨烯通过酶促反应途径表现出最佳的催化活性, 其中第一次加氢为电位决定步骤, 起始电位为0.57 V, 优于商业Ru基材料。此外, 与单一的Cr原子修饰的石墨烯相比, 引入NiN4官能团降低了ΔGmax并提高了电催化性能。根据Mulliken电荷分析, 催化剂的催化活性主要来源于载体和反应中间体之间的电子转移。上述结果为高效合成氨提供了电极候选材料, 进一步深化了相应的电催化机理。
氮气还原反应 石墨烯 密度泛函原理 电催化 热力学 nitrogen reduction reaction graphene density functional theory electrocatalysis thermodynamic
1 中国钢研科技集团有限公司，北京 100081
2 清华大学材料学院，北京 100084
3 钢铁研究总院，北京 100081
陶瓷支撑体是多孔陶瓷膜应用的基础。对于传统陶瓷支撑体(如氧化铝)，昂贵的原料价格及较高的烧结成本限制了其进一步应用。因此，选用合适的天然矿物原料来实现陶瓷支撑体的低成本制备成为当前研究重点。本工作以高岭土、滑石、碳酸钙为原料，制备出系列多孔陶瓷支撑体。采用热膨胀仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、压汞仪、万能试验机对坯体的烧结特性以及多孔陶瓷支撑体的物相组成、显微结构、孔径尺寸分布、抗弯强度和耐酸碱腐蚀性进行了研究。结果表明：坯体具有优良的低温烧结特性，通过化学反应烧结机制实现了多孔陶瓷支撑体的制备。烧结温度在1 000～1 200 ℃间较为适宜，所得支撑体的显微结构均匀，孔径呈单峰分布，开口气孔率、平均孔径尺寸、抗弯强度、0.1 MPa气体压力差下氮气通量分别为49.8%～49.4%、1.09～1.83 μm、40.57～28.85 MPa、119～340 m3·m-2·h-1，同时具有良好的耐碱腐蚀性能。
天然矿物 多孔陶瓷支撑体 烧结特性 显微结构 氮气通量 natural mineral porous ceramic support sintering characteristic microstructure nitrogen gas flux
1 蚌埠学院 数理学院 材料物理系, 安徽 蚌埠 233030
2 南京航空航天大学 材料科学与技术学院 材料科学系, 南京 210016
采用射频磁控溅射的方法, 用96at% SnO2/4at% Sb2O3陶瓷靶在玻璃表面制备了锑掺杂氧化锡(ATO)薄膜。研究了溅射功率、压强和后退火对薄膜近红外阻隔性能的影响, 并采用Uv-Vis-NIR透射光谱、霍尔效应测试仪、XRD和SEM等设备对薄膜的性能和结构进行了测试和分析。结果表明, 室温沉积的ATO薄膜近红外透光率较高, 但在氮气中退火后, 不同溅射压强和溅射功率下沉积的ATO薄膜的近红外透光率均显著降低。在氧含量为10%、压强为1.4Pa、溅射功率为200W时, 室温下沉积的ATO薄膜在氮气中500℃下退火1h后, 550nm处透光率由80.9%升高至85.8%, 2000nm处透光率由84.6%下降至23.0%。
磁控溅射 近红外阻隔 氮气退火 溅射功率 压强 magnetron sputtering ATO ATO film NIR blocking annealing in nitrogen sputtering power pressure
1 福建省光电技术与器件重点实验室, 福建 厦门 361024
2 福建省高校光电技术重点实验室, 福建 厦门 361024
3 浙江大学信息与电子工程学院, 浙江 杭州 310058
4 浙江大学工程师学院, 浙江 杭州 310058
采用单因素优化法对沉积条件进行优化以获得低电阻率的银薄膜。研究了溅射功率、气压和衬底温度对银薄膜的电阻率和沉积速率的影响。结果表明:低功率和高气压有利于降低电阻率。这是由于该条件下沉积速率较低,使银原子充分迁移,改善了晶格完整性。适当加热衬底也可降低电阻率,但不宜超过100 ℃。为了抑制薄膜在高温下的“团聚”,在溅射气体氩气中加入氮气。SEM、AFM和XRD的结果表明:氮气促进了(1 1 1)取向晶粒的生长,抑制了“团聚”,细化了晶粒。加入氮气后薄膜的表面粗糙度和电阻率也提高了,但经过退火后均下降。该结果对控制银薄膜的晶粒取向,获得热稳定的低电阻率的银薄膜具有一定的意义。
银薄膜 团聚 电阻率 氮气 晶粒取向 silver thin film agglomeration resistivity nitrogen gas crystal orientation
1 南京航空航天大学 理学院, 江苏省能量转换材料与技术重点实验室 南京 211106
2 南京航空航天大学 材料科学与技术学院 江苏省能量转换材料与技术重点实验室, 南京 211106
采用磁控溅射法制备了C掺杂TiO2薄膜, 并研究了氮气引入溅射过程对薄膜光学性能的影响。利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪、分光光度计和原子力显微镜分析了不同氮气流量下薄膜的微结构、元素价态、透光性能和表面形貌。结果表明, 沉积的薄膜主要是非晶结构, 拉曼光谱中存在少量锐钛矿相, 且随着氮气流量增大, 锐钛矿特征峰强度减弱, 意味着晶粒出现细化。当氮气流量增大为4cm3/min时, C掺杂TiO2薄膜内氮元素含量为3.54%, 其光学带隙从3.29eV变化至3.55eV, 可见光区的光学透过率明显提高。可见改变氮气流量可实现对C掺杂TiO2薄膜光学带隙和光吸收率的有效调控。
C掺杂TiO2 氮气流量 磁控溅射 透过率 光学带隙 C-doped TiO2 N2 flow rate RF magnetron sputtering transmittance optical band gap
1 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
2 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
CN自由基在生命形成过程中起着重要作用。在早期行星大气中, CN的生成与氮气(N2)和甲 烷(CH4)有密切关系。以土卫六大气成分为参考,利用CH4和N2的混合气体模拟早期大气环境,并对模拟大气进行辉光放电产生CN 自由基,通过测量CN自由基的吸收光谱研究了CH4、N2比例和土卫六大气中的痕量气体对CN生成的影响。在N2和 CH4混合气体的低压辉光放电中,当CH4气压占总气压的20%左右时, CN自由基的生成浓度最大。保持N2和CH4气压配比不变而 改变总气压时,起初CN自由基浓度随总气压增加而增加;当总气压超过60 Pa时, CN自由基浓度随着总气压的增加趋缓;而当总气压大于90 Pa时, CN浓度随着总气压的增加缓慢减少。在给定气压和CH4-N2浓度配比条件下, CN自由基的浓度都随放电电流增加而增大。土卫六大气中存 在痕量水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO), 在N2和CH4混合气体放电过程中加入少量这些气体都会抑制CN自由基的生成。
大气光学 CN自由基 辉光放电 甲烷-氮气 atmospheric optics CN radical glow discharge methane-nitrogen
南京航空航天大学 材料科学与技术学院, 江苏省能量转换材料与技术重点实验室, 南京 211100
采用磁控溅射法以石墨为靶材在玻璃衬底上沉积了类金刚石(DLC)薄膜, 用原子力显微镜表征了不同氮气流量条件下生长薄膜的形貌, 用拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪和分光光度计分析了样品的微结构、元素的价态和透光性能.结果表明：沉积的薄膜均为非晶结构.通入2 sccm氮气时, 薄膜的光学透过率大大提高, 此时DLC薄膜内的氮元素含量为5.88%,sp3键百分比为64.65%,ID/IG值为1.81; 掺氮DLC薄膜在可见光范围内光学透过率达到95.69%.随着氮气流量增加, DLC薄膜光学透过率呈现出下降的趋势.退火2 h后不掺氮DLC薄膜光学透过率呈小幅度下降, 而掺氮DLC薄膜的光学透过率几乎没有变化.
DLC薄膜 氮气流量 磁控溅射 透过率 退火 Diamond like carbon thin film Nitrogen gas flow rate Magnetron sputtering Transmittance Annealing
