A Heavily Boron-Doping Method for Fabrication of Thick MEMS Structural Layer

在MEMS器件中,浓硼掺杂层通常为器件的结构层.但由于受表面固溶度及浓度梯度影响,该掺杂层(硼原子浓度≥5x1019CM-3)厚度越大所需的扩散时间越长.为了能在同等扩散工艺条件下,制备出更厚的浓硼掺杂层以满足器件要求,提出了多步扩散法.即在保证总的累计扩散时间不变的前提下,将传统的扩散过程分为两个相对短的扩散周期.并且这两个周期连续进行,每个周期各包含一次预扩散和再分布.与传统的两步扩散相比,多步扩散法可为硅基底引入更大量的硼杂质,并且具有一定能力使硼杂质留在一定深度范围内.因此该方法可以获得更大的有效节深.实验中采用该方法成功制备出21μM厚的浓硼掺杂层.然而在文献中提到的采用传统两步法在同样条件下得到的厚度则小于15μM.从而验证了该方法可在同等扩散工艺条件下,可以制备出更厚的浓硼掺杂层.In MEMS devices,heavily boron-doped layers are usually used as structural layers.Due to the influence of solid solubility and concentration gradient in area near surface,the fabrication of a thicker layer(boron concentration≥5 × 10 19 cm-3) needs a longer diffusion duration.In order to fabricate the thicker layer under the same diffusion condition,multi-step diffusion method is put forth.It divides conventional diffusion process into two relatively short periods while maintaining the same cumulative diffusion duration.The two periods are performed continuously and each diffusion period includes one predeposition and one drive-in.Compared with conventional two-step diffusion method,this multi-step diffusion method can bring a larger quantity of boron dopants to silicon substrate and possesses the potential to trap dopants at a certain depth.Thus,it is possible to obtain thicker heavily boron-doped layers.In the experiment,a 21 μm thick heavily boron-doped layer was obtained by this method,6 μm thicker than that obtained in references(less than 15 μm) using conventional two-step method under the same diffusion condition,which demonstrates that this method can fabricate thicker heavily boron-doped layers under the same diffusion condition.thesupportfromAviationScienceFoundationofChina(20110868001); AviationKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonInertia~

抑制铁矿粉多级流化还原粘结失流研究

流态化气基还原炼铁直接以粉矿为原料，省去了球团、烧结和炼焦等工序，是一种很有发展前景的直接还原炼铁技术。随着优质铁矿资源的减少，选矿后得到的矿粉中细粉（粒度在100 &mu;m左右）含量越来越高。这些细粉具有较高的还原速率，可以充分发挥流态化炼铁技术的优势，然而其在高温气基流化还原过程中，由于颗粒表面粘性增大或者铁晶须的生成较易发生粘结并形成大聚团，继而导致整个床层的失流，会对稳定生产造成严重影响。针对这一问题，本文以铁矿粉在不同多级流化还原工艺中出现的中间产物（如低金属化率颗粒、Fe3O4、FeO和富碳颗粒等）为研究对象，通过模拟工业上的多级流化还原系统，提出了一系列高效的抑制粘结失流方法，并对其作用机制进行了深入研究。本文所取得的主要研究成果如下：揭示了还原条件对多级流化还原预还原段低金属化率颗粒表面铁析出形貌及其粘结行为的影响规律，提出了调控铁析出形貌抑制铁矿粉多级流化还原粘结失流的操控方法。研究表明在CO中混入H2可以加快铁晶粒的生长速率，同时增加还原初期矿粉表面的铁形核数量，导致矿粉表面新生成的金属铁由晶须状转变为致密状。随着CO&ndash;CO2中CO2含量的升高，矿粉表面新生成的金属铁会由&ldquo;锋利&rdquo;的晶须状转变为&ldquo;仙人掌状&rdquo;，并且表面铁的分布密度会变小。随着还原温度的降低，矿粉表面铁晶须的强度会变弱。这些均可以显著减少低金属化率颗粒流化还原过程中形成的聚团量。此外，在预还原段将低金属化率颗粒表面的铁析出形貌由晶须状转变为致密状，可以有效降低防止深还原段高金属化率颗粒失流的MgO加入量。揭示了MgO对多级流化还原过程中不同价态铁氧化物矿粉粘结失流的抑制机制，提出了添加MgO抑制铁矿粉多级流化还原粘结失流的较优加入时段。MgO与不同价态铁氧化物间的界面反应行为表明，在中低温（700和800 &deg;C）下MgO对Fe2O3、Fe3O4和FeO矿粉粘结失流的抑制作用主要是物理阻隔效应。在高温（900 &deg;C）下对于主要成分为Fe2O3的矿粉来说，物理阻隔效应依然是主要抑制作用；对于主要成分为Fe3O4和FeO的矿粉来说，化学反应形成的阻隔层是抑制粘结失流的主要原因，并且MgO在FeO矿粉表面形成的化学阻隔层厚度大于其在Fe3O4矿粉表面形成的。化学阻隔层比物理粘附引起的抑制作用更加有效。因此在Fe3O4和FeO稳定存在的多级流化还原工艺中，加入MgO对高温下粘结失流的抑制效果由强到弱可按如下顺序排列：FeO&gt;Fe3O4&gt;Fe2O3。还原实验结果表明加入MgO抑制粘结失流对铁矿粉还原速率的影响较小。制备新型添加剂CaO/Fe2O3强化了钙组分对铁矿粉流化还原过程中粘结失流的抑制效果，并揭示了其抑制机制。研究表明分析纯CaO粉末和Ca(NO3)2&middot;4H2O分解产生的CaO对粘结失流的抑制作用较弱，而Fe(NO3)3&middot;9H2O和Ca(NO3)2&middot;4H2O混合物分解产生的CaO/Fe2O3具有较好的抑制效果。CaO/Fe2O3的还原结果表明Ca组分主要通过物理阻隔效应抑制粘结失流。微观组织结构观察表明CaO/Fe2O3不仅可以抑制&ldquo;锋利&rdquo;尖状铁的生成，还可以使Ca组分紧密地包覆在粘性铁表面，从而降低其表面粘性。此外，研究表明引入Fe2O3强化性能较差添加剂对粘结失流的抑制效果具有普适性。揭示了铁矿粉多级流化还原过程中的碳沉积和演变行为，发现沉积碳不仅是还原过程中矿粉颗粒粘结的抑制剂，还是性能优越的固相还原剂。高还原势、低温及H2的引入可以加速多级流化还原预还原段碳的沉积，尤其是石墨型游离碳的沉积。石墨型游离碳可以抑制铁晶须生成，降低颗粒表面粘性，从而防止矿粉颗粒在高温深还原中发生粘结。高温深还原中石墨型游离碳和碳化铁均会通过气化反应和固相还原反应被消耗，并且石墨型游离碳的反应活性高于碳化铁。为了强化流态化技术在直接还原炼铁中的应用，提出了利用高活性沉积碳通过固固反应将铁矿粉还原至较高金属化率的方法，并且证明了它的可行性。综上所述，本文围绕抑制铁矿粉多级流化还原粘结失流展开，基于铁矿粉在不同工艺中的演变特性，提出了一系列高效的操控方法，如调控铁析出形貌抑制多级流化还原预还原段低金属化率颗粒的粘结，同时减少防止深还原段高金属化率颗粒失流的MgO加入量；在多级流化还原的FeO段加入MgO，利用高温下固固反应形成的化学阻隔层高效地抑制粘结失流；制备新型抑制粘结失流添加剂CaO/Fe2O3，强化Ca组分对粘结失流的抑制效果。此外，在深入分析铁矿粉多级流化还原中碳沉积和演变行为的基础上，提出了直接利用沉积碳进行高温深还原的方法。与前人研究相比，本文所提出的抑制方法更加贴近实际工业过程，更具针对性和高效性，可操作性强。</p

采用不同指标评价牧地载畜力的比较研究

选用代谢能、消化能、总热能、干物质、粗蛋白和可消化粗蛋白质等6项指标,进行全国不同类型、不同区域的天然牧地和人工牧地载畜力的比较评价,结果表明,采用代谢能或者消化能作指标较为适宜,通常不宜采用总热能、干物质、粗蛋白或可消化粗蛋白质作指标,特别是当牧地饲用植物的蛋白质含量较高(如各种人工牧地和高寒类天然牧地)或较低(如草丛类和南方区的天然牧地)之时

Review and Prospect on Research Methods of Tree Water Consumption by Transpiration

参阅了大量国内外有关乔木蒸腾研究方法文献,认为乔木蒸腾量研究方法主要有二大类,即组织器官测定、单木测定;分类对典型研究方法(快速称重法、气孔计法、整株容器称重法、同位素示踪法、热脉冲法、树干热平衡法、热扩散探针法)进行了述评,对比分析了各种方法间的优缺点及其适用范围;展望了乔木蒸腾耗水作用研究方法的应用前景,认为热技术法是未来几年内的主要测定方法

Sap Flow Dynamics in the Leaf-Flushing Period of a Robinia pseudoacacia Plantation in Semi-Arid Region of Loess Plateau

应用热扩散式树干茎流计(TDP)于2008年4月26日至5月31日,在黄土高原半干旱区安塞县对人工林刺槐展叶期树干液流及其气象、土壤水分等6个指标进行连续测定。结果表明:刺槐展叶期可分为芽期、展叶初期、中期和全叶期。在芽期,刺槐树干液流速率日变化无明显昼夜波动;在展叶初期至全叶期日变化呈现出从微弱波动逐渐增大到趋于平稳的剧烈波动;在展叶中期以后液流速率表现为上升快、下降缓慢的单峰曲线;在全叶期平均峰值约为0.0027cm.s-1;树干液流速率与光合有效辐射强度、大气温度、水蒸气压亏缺和风速呈极显著正相关,与相对湿度呈负相关,其相关程度依次为光合有效辐射强度&gt;大气温度&gt;水蒸气压亏缺&gt;相对湿度&gt;风速,且可用光合有效辐射强度和大气温度线性表达式来估测;土壤水分在展叶期呈逐渐减少趋势,但对树干液流的胁迫不显著;在展叶期刺槐单株日蒸腾耗水量随直径的增大而增大并与胸径呈良好的线性关系,可用来估算展叶期刺槐人工林蒸腾耗水量

The sapflow dynamics of Platycladus orientali in the semi-arid Loess Plateau region

应用热扩散式树干茎流计(TDP)于2008年4～10月对黄土高原安塞县侧柏人工林树干液流速率进行了连续测定,并对周围气象、土壤水分等多个环境因子进行了同步测定。结果表明:侧柏在不同月份晴天树干液流速率变化具有明显的昼夜节律性,呈单峰曲线;且各月液流速率日均值受土壤供水水平限制总体上呈下降趋势,即4月份最大,为0.00135cm.s-1;10月份最小为0.00011cm.s-1;树干液流速率与光合有效辐射、大气温度、水汽压差呈极显著正相关,与相对湿度呈负相关,其相关程度:光合有效辐射&gt;水汽压差&gt;大气温度&gt;相对湿度,并可用线性表达式来估算;侧柏边材面积和地径呈幂指数关系,并以此结合密度估算出样地侧柏人工林的边材面积为4.65m2,最终估算出侧柏人工林生长季总耗水量为1159.6t.hm-2

红三叶和鸭茅矿质元素含量的相关性研究

分析了红三叶和鸭茅20种矿质元素含量间和4类矿质元素间的相关性,以及2种植物间及其地上部与地下部间同种矿质元素含量的相关性,并建立了相应的回归方程式

COMPARATIVE STUDY OF WATER USE EFFICIENCY AND GROWTH OF ASTRAGALUS ADSURGENS AND PANICUM VIRGATUM SEEDLINGS UNDER SEPARATED AND MIXED PLANTATION

在室内生长箱内盆栽沙打旺和柳枝稷的苗期生长阶段进行高土壤水分 (黄绵土土壤田间持水量FC的 80 % )和低土壤水分 (5 0 %FC)处理 ,比较二者单、混播种植下水分利用与根冠生长差异 ,以探讨黄土高原半干旱丘陵区牧草植物的合理种植方式 .结果表明 :在水分利用方面 ,低水处理下混播使沙打旺和柳枝稷叶片瞬时水分利用效率均较单播提高 ,低水处理后混播群体水分利用效率也显著比单播柳枝稷增大 .在根冠生长方面 ,混播促进了柳枝稷地上部分植株高度生长 ,并使地下部分分配比重增大 ,根系绝对长度缩短 ;混播后沙打旺的植株高度降低 ,根系绝对长度增加 ,但干物质分配比重减小 .低水处理后 ,沙打旺和柳枝稷混播下的根冠生长趋向于资源的充分合理利用 ,表现在混播群体的根系生长有利于充分利用土壤深层水和表层来水 ,混播后地上部分高度的生长特征变化利于对光的利用 .因此 ,在水分和养分条件相对较差坡地占较大比例的半干旱黄土丘陵地区 ,采用沙打旺和柳枝稷混播种植相比各自单播利于促进苗期生长与提高土壤水分利用率 .图 2表 2参 1