检索结果-内蒙古大学图书馆

清华大学学报(自然科学版) 2025年第2期65卷 269-279页

作者：张力飞王同庆赵德文路新春清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

化学机械抛光(CMP)技术利用纳米颗粒机械磨削作用与抛光液化学作用的有效结合,为互连结构不间断的层层堆叠提供可能性。随着集成电路制造技术发展到7 nm及以下节点,金属钴因其较低的平均电子自由程和出色的沉积性能,已在后段制程(back-e... 详细信息

化学机械抛光(CMP)技术利用纳米颗粒机械磨削作用与抛光液化学作用的有效结合,为互连结构不间断的层层堆叠提供可能性。随着集成电路制造技术发展到7 nm及以下节点,金属钴因其较低的平均电子自由程和出色的沉积性能,已在后段制程(back-end-of-line, BEOL)中成为代替铜最有潜力的新型互连材料。在钴互连异质结构晶圆CMP过程中,实现互连层钴与阻挡层钛的去除选择性及晶圆全局平坦化是首要解决的关键问题。该文探讨了互连结构中钴和钛在CMP过程中的去除机制,并通过电化学测试、静态腐蚀及纳米划痕等多种实验手段,分析了含不同数量氨基和羧基决定性官能团的络合剂对钴和钛去除选择性的影响。结果表明,钴的去除主要依赖于化学腐蚀和腐蚀促进机械磨损作用,而钛的去除则主要依赖机械磨损作用。含氨基基团的络合剂可显著提高钴的去除速率,而钛的去除速率则可通过增加磨料质量分数得到增强。基于大量实验,构建了决定性官能团数据库,提出了钴和钛异质结构去除选择性的调控策略,并通过图形晶圆验证了有效性,确定了两道抛光的最佳工艺参数。该成果为抛光工艺优化提供了理论支撑,对先进集成电路中的多层互连结构平坦化具有重要指导意义。

关键词：化学机械抛光钴互连异质结构决定性官能团抛光工艺

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基于亲/疏水图案化基底限域吸附生成液滴最大高度的数值研究

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第2期65卷 290-297页

作者：王广基柴智敏路新春清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

利用亲/疏水图案化基底限域吸附液体生成液滴微阵列的方法比传统微注射方法具有高效率的优势,然而由于限域吸附过程涉及三相接触线钉扎、滑移的跨尺度动力学问题,且吸附液滴边缘接触角极小、蒸发损失效应显著,导致无论是通过理论还是基... 详细信息

利用亲/疏水图案化基底限域吸附液体生成液滴微阵列的方法比传统微注射方法具有高效率的优势,然而由于限域吸附过程涉及三相接触线钉扎、滑移的跨尺度动力学问题,且吸附液滴边缘接触角极小、蒸发损失效应显著,导致无论是通过理论还是基于实验都难以定量获取限域吸附液滴最大高度。该文首先通过相场动力学和润滑近似方法分别对亲/疏水图案化基底限域吸附液体过程进行了数值建模,然后基于测量限域吸附溶液干燥后固体残留形貌的方法对限域吸附液滴最大高度进行了实验研究,最后对比了理论和实验结果。研究结果表明,2种数值建模方法均能模拟出限域吸附动力学过程的基本特征,但相场动力学方法能够更准确地描述亲水区域吸附液滴最大高度随毛细数的变化规律,有望用于指导液滴微阵列中液滴最大高度的精准调控。

关键词：液滴微阵列限域液体吸附亲/疏水图案化基底润滑近似相场动力学

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含氢碳膜/掺银二硫化物异质界面超高压超滑

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第2期65卷 404-412页

作者：田基森邓雯丽陈新春马丽然清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

近年来随着国家对火星和金星等相关星系深空探测战略的实施,开发特殊环境如CO_(2)气氛中的重载超滑技术具有重要的研究意义。该文以高硬度低含氢碳膜和低硬度纳米银掺杂改性二硫化物薄膜构成的异质界面摩擦副为研究对象,探究该体系的力... 详细信息

近年来随着国家对火星和金星等相关星系深空探测战略的实施,开发特殊环境如CO_(2)气氛中的重载超滑技术具有重要的研究意义。该文以高硬度低含氢碳膜和低硬度纳米银掺杂改性二硫化物薄膜构成的异质界面摩擦副为研究对象,探究该体系的力学特性、纳米结构和摩擦学行为。重点分析了在0~3.2 GPa宽载荷域内GLCH/WS_(2)-Ag和SUJ2/WS_(2)-Ag润滑系统的宏观超滑行为及影响因素。基于接触界面摩擦层的表面形貌与纳米结构表征,揭示了滑动区域应力诱导类石墨烯纳米转移膜和WS_(2)剪切层的形成规律,阐释了接触界面原位形成的多相有序化摩擦膜对润滑系统超高压超滑构筑的作用机理。

关键词：碳膜二硫化物异质界面重载超滑

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考虑表面力的低弹性模量聚合物材料接触计算方法

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第2期65卷 392-403页

作者：赵明波张晨辉郭丹清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

聚合物材料在摩擦设计上具有广泛的应用。对聚合物进行改性,增强聚合物表面与水合离子的结合能力,利用水合效应减小摩擦是聚合物摩擦副减摩设计的重要手段。但聚合物材料的弹性模量通常比较低,对这种低弹性模量材料在水合效应作用下的... 详细信息

聚合物材料在摩擦设计上具有广泛的应用。对聚合物进行改性,增强聚合物表面与水合离子的结合能力,利用水合效应减小摩擦是聚合物摩擦副减摩设计的重要手段。但聚合物材料的弹性模量通常比较低,对这种低弹性模量材料在水合效应作用下的接触情况,目前还没有构建出很好的数值模型。该文构建了考虑水合效应的低弹性模量聚合物材料接触数值模型,分析了表面力和弹性模量对接触状态的影响。发现低弹性模量材料接触压力小,接触区域的各处分布压力可能完全由水合层承担,形成纳米级间隙。研究还表明,表面形貌对低弹性模量下考虑表面力的接触计算结果影响较小,对高弹性模量下的则影响较大。此外,弹性模量对模型收敛性有显著影响,低模量情况下收敛难度显著增加。该成果为后续聚合物材料在表面力作用下的混合润滑数值计算研究奠定了基础。

关键词：聚合物材料水合效应弹性模量表面力接触计算模型

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烧蚀坑对导电滑环电接触稳定性的影响

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第2期65卷 280-289页

作者：李京洋高冰鉴王学强李飞经贵如白鹏鹏田煜清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084 上海宇航系统工程研究所上海201109

导电滑环是航空航天、深海探测、医疗器械等领域高端装备的重要零部件,其电接触稳定性显著影响设备运行的寿命与稳定性。烧蚀坑作为导电滑环电接触稳定性下降的重要结构特征,对于导电滑环电接触稳定性的影响规律与机理尚未揭示清楚。该... 详细信息

导电滑环是航空航天、深海探测、医疗器械等领域高端装备的重要零部件,其电接触稳定性显著影响设备运行的寿命与稳定性。烧蚀坑作为导电滑环电接触稳定性下降的重要结构特征,对于导电滑环电接触稳定性的影响规律与机理尚未揭示清楚。该文主要开展了实验研究,通过微纳材料力学表征与形貌分析,证明烧蚀坑导致导电滑环表面形貌与力学特性发生一定变化,但宏观接触面积未发生显著变化。结合导电原子力显微镜(C-AFM)技术和元素分析发现,烧蚀过程的表面材料变化会导致与磨痕区相比,烧蚀坑内环区黏附力降低和导电性升高,烧蚀坑外缘区黏附力升高而导电性降低了2个数量级。烧蚀坑外缘区导电性显著下降、烧蚀坑区域微纳尺度导电性和界面黏附的波动是烧蚀坑局部电接触稳定性降低的重要原因。研究结果对理解烧蚀坑对导电滑环电接触稳定性的影响机理具有重要理论意义。

关键词：导电滑环电接触烧蚀稳定性

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石英挠性加速度计摆片纳米级应变原位测量

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第2期65卷 376-384页

作者：王之昂尹文浩李慧周述军赵乾孟永钢邵天敏清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084 中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院北京100083

石英摆片两侧金镀膜的应力及其对称性直接影响石英挠性加速度计的零位和精度,应力分布的建模仿真与原位测量表征显得尤为重要。该文建立了石英摆片的有限元模型,计算了石英摆片的基本模态,分析了石英摆片两侧应力差值对摆片变形及电容... 详细信息

石英摆片两侧金镀膜的应力及其对称性直接影响石英挠性加速度计的零位和精度,应力分布的建模仿真与原位测量表征显得尤为重要。该文建立了石英摆片的有限元模型,计算了石英摆片的基本模态,分析了石英摆片两侧应力差值对摆片变形及电容的影响规律,建立了摆片的应力-应变-位移-电容的变化关系。提出了一种基于电容法的非接触式应变测量方法,搭建了基于AD7747芯片的飞法级多通道测量装置,实现了20 nm级微小变形测量。该研究为石英摆片微小变形及其复杂环境条件下的原位检测提供了高精度有效测量方法。

关键词：石英挠性加速度计摆片变形测量薄膜应力

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多层互连结构CMP后清洗中SiO_(2)颗粒去除的研究进展

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半导体技术 2025年第2期50卷 101-116页

作者：张力飞路新春闫妹赵德文清华大学机械工程系北京100084 高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084 华海清科股份有限公司天津300350

SiO_(2)磨料因其化学性质稳定及抛光后良好的表面平整度,作为关键磨料被广泛应用于化学机械抛光(CMP)。CMP后晶圆表面残留的颗粒物易引发划伤、击穿及短路等缺陷问题,严重削弱芯片的可靠性。基于SiO_(2)颗粒在Cu、Co和介质材料表面的吸... 详细信息

SiO_(2)磨料因其化学性质稳定及抛光后良好的表面平整度,作为关键磨料被广泛应用于化学机械抛光(CMP)。CMP后晶圆表面残留的颗粒物易引发划伤、击穿及短路等缺陷问题,严重削弱芯片的可靠性。基于SiO_(2)颗粒在Cu、Co和介质材料表面的吸附特性,综述了互连结构CMP后清洗技术和清洗液体系的原理、特点及研究现状。从颗粒清洗效率、表面质量、环境影响控制等多个维度对比了干法清洗和湿法清洗技术,分析了各类清洗技术的优势与局限性。此外,系统地探讨了pH调节剂、络合剂和表面活性剂等关键清洗液组分对颗粒去除的影响,从理论机制层面揭示了SiO_(2)磨料颗粒清洗所面临的核心挑战与解决方案;同时对未来互连结构CMP后清洗工艺的发展方向进行了前瞻性展望,旨在为后续研究提供有力的理论支撑与指导方向。

关键词：互连结构化学机械抛光(CMP)后清洗 SiO_(2)颗粒清洗技术清洗液化学组分

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自冲击密封流场演变规律及其结构优化设计研究

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摩擦学学报(中英文) 2025年第1期45卷 110-123页

作者：王衍李猛何一鸣张家浩冯聪李德才陈妙妙胡琼江苏海洋大学机械工程学院江苏连云港222005 清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084 宁波方力密封件有限公司浙江宁波315191

自冲击密封内部流道众多且结构复杂,厘清流场在不同工况下的演变规律对设计改进自冲击密封结构具有指导意义.研究发现,结构和工况参数变化时自冲击密封流场会出现支流介质反向流动现象,不同参数组合变化时流场中介质流向演变规律复杂.... 详细信息

自冲击密封内部流道众多且结构复杂,厘清流场在不同工况下的演变规律对设计改进自冲击密封结构具有指导意义.研究发现,结构和工况参数变化时自冲击密封流场会出现支流介质反向流动现象,不同参数组合变化时流场中介质流向演变规律复杂.结合自冲击密封泄漏量变化趋势,建立了流场演变与节流效率的逻辑关系,并基于研究结果对层叠型自冲击密封进行结构优化.结果表明:支流反向流动有利于提高抑漏效率,密封间距对流道的正反向流动起主导作用,小间距时的主、支流均为正向流动,当间距超过200μm以后开始在支流出现反向流动;压力变化对流道正反向流动影响不大,转速升高会促使支流由反向流动向正向流动转变、降低支流反向率.基于支流反向率对分流角、流距及密封级数进行了优化并获得最优值,兼顾加工工艺的考虑进一步提出了规则型自冲击密封结构,该结构较层叠型结构的泄漏量增大10%以内,但在小间距下具备更高的节流效率,且可降低加工成本60%以上,为此类新型密封的尽快工业化提供技术支撑.

关键词：密封自冲击流场演变支流反向率结构优化规则型

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酸性介质条件下的橡胶密封条加速老化寿命预测

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润滑与密封 2025年第3期50卷 41-48页

作者：吴浩春吕晓仁姚志宏王跃明郭飞沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870 北京清蓝新科密封技术有限公司北京100084 清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

采用热空气加速老化试验,研究在酸性介质环境及不同温度下三元乙丙橡胶(EPDM)老化后的力学性能和压缩永久变形,利用Arrhenius方程,拟合压缩永久变形量与时间、温度的关系,建立时温等效模型。以压缩永久变形量80%和密封能力作为判断标准... 详细信息

采用热空气加速老化试验,研究在酸性介质环境及不同温度下三元乙丙橡胶(EPDM)老化后的力学性能和压缩永久变形,利用Arrhenius方程,拟合压缩永久变形量与时间、温度的关系,建立时温等效模型。以压缩永久变形量80%和密封能力作为判断标准,预测得出三元乙丙橡胶在60℃温度下的寿命为606天。构建有限元仿真模型,获取不同老化时间后橡胶密封条密封面的接触压力,通过流固耦合分析计算得出,老化15天密封胶条泄漏率为0.188 mL/h。将在酸性介质环境下老化不同天数的橡胶密封条,放入试验工装中进行气泡法试验验证,发现老化14天之后,有小气泡产生,发生泄漏。对比数值仿真得到的结果和试验结果,发现理论模型与实际情况一致性较好,验证了该理论模型可为橡胶密封条的老化行为分析,对工业生产及实际应用提供指导。

关键词：橡胶密封老化酸性介质寿命预测流固耦合

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基于流固耦合的帽式密封瞬态性能研究

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润滑与密封 2025年第1期50卷 77-87,110页

作者：陈相竹吕晓仁王跃明姚志宏郭飞沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870 北京清蓝新科密封技术有限公司北京100084 清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

为研究液冷膨胀箱往复工作过程中瞬态变化对帽式密封性能的影响,建立瞬态混合润滑模型,通过求解瞬态雷诺方程,考虑流体力学、宏观固体力学、表面微观接触力学等多物理过程之间的耦合关系,定量预测整个过程密封系统的泄漏率、摩擦力等衡... 详细信息

为研究液冷膨胀箱往复工作过程中瞬态变化对帽式密封性能的影响,建立瞬态混合润滑模型,通过求解瞬态雷诺方程,考虑流体力学、宏观固体力学、表面微观接触力学等多物理过程之间的耦合关系,定量预测整个过程密封系统的泄漏率、摩擦力等衡量密封性能的关键参数。结果表明:在一个往复行程中随着速度的增大,单行程泄漏率增加,而摩擦力减小;在行程开始运动瞬间接触宽度、摩擦力、泄漏率会出现急剧变化,且在行程转换时,帽式密封密封圈会出现跳动,会极大影响密封效果;在启动瞬间与启动后摩擦力会出现较大变化,往复密封中启动瞬间密封件的压力与速度的改变会对往复密封系统产生较大影响。瞬态压力处理方法考虑了启动瞬间摩擦力的变化,结果更接近实际运行工况。

关键词：帽式密封密封性能瞬态性能流固耦合泄漏量

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