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垃圾分拣装置结构设计【7张CAD图纸】【优秀】

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垃圾 分拣 装置 结构设计 cad图纸
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垃圾分拣装置结构设计

38页 19000字数+说明书+7张CAD图纸【详情如下】

传动长轴.dwg

刷片.dwg

前端主动托轮轴.dwg

后端托轮轴.dwg

垃圾分拣装置结构设计论文.doc

垃圾分离装置装配图.dwg

滚轮.dwg

破袋刀.dwg

目录

摘要………………………………………………………………………………..………...1

Abstract………………………………………………………………….…………………..2

第一章 绪论

1.1课题的研究背景……………………………………………..……………….………....3                    

1.2城市生活垃圾的现状和分析………………………………………….…….……….....4

1.3本课题研究的目的和意义……………………………………….……………….….…5

1.4研究的主要内容和方法………………………………………….……………………..6

1.5本章小结……………………………………………………….…………………….….6

第二章  垃圾分选机的主体结构设计

2.1垃圾分选机的总体设计…………………………………….…………………….…….7                    

2.2垃圾分选机动力输入设计………………………………….…………………………..8

2.3垃圾分选机筛筒设计………………………………………….……………………….13

2.4垃圾分选机的传动设计……………………………………….…………………….…17

2.5本章小结………………………………………………………………………………..26

第三章  垃圾分选机的配套结构设计

3.1垃圾进出料斗的设计………………………………………….……………………….27

3.2垃圾分选机的辅助结构设计……………………………….……………………….…31

3.3垃圾分选机的其他设计要求…………………………….………………………….…33

3.4本章小结……………………………………………………………………….……….34

总结………………………………………………………………………………...……….35

参考文献………………………………………………………………………36

附录………………………………………………………………………………………....37

大型城市生活垃圾综合处理分选装置总体设计

摘要

  伴随着经济的高速发展和城市人口急速的增加,城市里的生活垃圾数量也越来越多。随之而来的垃圾围城,环境污染,占用土地等问题也越来越严重。城市生活垃圾中包含多种可用回收利用的物质如纸张、玻璃、塑料等物质。在回收利用垃圾的过程中,我们可以取得一定的经济效益和巨大的社会效益。

  在垃圾综合回收利用的过程中,垃圾分选是其中十分重要的一个过程。垃圾分选程度将影响垃圾后续处理程度,采用合理的分选设备是实现垃圾无害化,减量化,资源化的关键。

  本文针对生活垃圾成分复杂,综台利用处理困难的问题,鉴戒世界上现有的垃圾分选技术,设计出一种城市生活垃圾圆筒筛分选机。该机主要是根据生活垃圾尺寸的大小进行分选,将生活垃圾初步分为大尺寸垃圾和粉末垃圾。尺寸比较大的主要是纸张、塑料等可二次利用的物质,而尺寸较小的主要是泥土,食物残渣等可堆肥物质。

  本文介绍了目前城市生活垃圾和垃圾处理设备应用的现状,并介绍了垃圾分选机的类型、驱动方式、具体结构和工作原理,论述了垃圾圆筒筛分选机的设计和计算方法。

关键字:生活垃圾   圆筒筛  分选机   设计

Abstract

   As developing of economy and increasing of population ,quantity of living waste turns more and more .Living waste includes paper ,plastics,glass,etc.Recycling these materials,we can get some economic benefic and huge social profit.On course of recycling waste,sorting is important process.Composition of the living waste are complicated ,so colligated using of living waste is a difficult problem .Aiming at the problem,we designed economical and applied cylinder filtreting machine of living waste through using for reference domestic and intemstionsl current waste filtrating technique.

   Accorrding to the composition analysis of the living waste ,we discovered the bigger size material are mainly paper ,platic etc of being made second use of,and the small size material are mainly mud,food remnant etc of compost material.Acorrding to the charateristics of living waste and oversea waste equipments,we designed the waste screening machine .Acorring as size of living waste,the machine can sort the chunk waste and the poeder waste.

   Firstly,the paper refers present condision of living waste and disposal equipments of waste. Then,we introduced sorts of waste equipments,sorts of driving,material framework and working theory,At last,we discussed the designed and caiculated way of cylinder screening machine of living waste. We established three-dimensional simulation of sorted machine adopting UG,and optimized framework of the machine.

Key words:Living waste   Cylinder Screening  Sorted Machine   design

第一章  绪论

1.1课题的研究背景

   在现代社会经济快速发展,文化迅速繁荣,人类为了在发展过程中创造幸福和开发资源的同时创造产品,消耗了大量的土地资源,产生了大量的浪费。在现代都市经济和人口不断增长的情况之下,垃圾的数目和品种也随之不断增加和变化,导致环境污染愈来愈严重,成为制约都市发展的一大要素。

   城市居民在日常生活中产生的固体废弃物称为城市生活垃圾。它囊括了居民生活垃圾、公共场合产生的垃圾等。其主要成分一般为废纸张、废塑料、草木、灰土、砖瓦等。成分繁杂,有机物含量高是城市生活垃圾的主要特点。并且在某些情况下城市垃圾有可能发生会发生转化,对附近地区造成一定影响,一旦处理方法采取不当,有害物将通过水、土壤、生物链等途径对人体健康产生威胁。因此实现垃圾处理的减量化、资源化、无害化的重要在于垃圾处理技术的选择。

   在国内,随着城市的发展,城市生活垃圾每年增长速率在8%至10%左右。相关统计表明,城市垃圾每年的产量己达1.6亿吨,城市居民每天平均的垃圾产量已超过1kg。环境污染问题日益眼中,实施治理已经刻不容缓。

   在城市生活垃圾的治理方面,有很多国家设立了相关管理和科学研究机构,专门研究城市生活垃圾的相关问题,其中包括垃圾的来源、性质和对环境的危害等方面。寻找生活垃圾的处理、回收、利用的方法和治理措施,同时出版环保书刊在城市居民中宣传环保意识。城市生活垃圾的处理和利用,逐步成为环境工程学的重要组成部分。由于世界环境问题的日益突出,人们提出了可持续发展战略,城市生活垃圾引起了人们愈来愈大的关注。世界各国也加大了对各种类型垃圾的处置和利用的研究和开发。

   随着近年来经济的加速发展,国内城市垃圾的产量持续增长,但是对垃圾的处理方式和处理技术还处于相对不成熟的阶段,尤其相对于发达国家还有较大的差距。现阶段国内垃圾收集方式多为混合收集,卫生填埋是大部分垃圾的处理方式,随意堆放到河滩等行为也屡见不鲜,这些现象都给垃圾资源化造成了障碍。因此,对垃圾进行分选成为了实现城市生活垃圾的综合利用的重要步骤。

   我国生活垃圾分选方法大多仍采用手工分拣。最近几年,国内对垃圾分类分选技术的研究有了一定的成果。但垃圾分选机的研究仍处于实验阶段,分选设备少,而且其中大部分都是从国外引进的。因此,为了使废物综合利用,减少环境污染,降低人们的劳动强度,垃圾分选设备的设计和研究是必要的。分选处理作为垃圾资源化处理技术应用广泛。经过分选后,垃圾中可利用的成分得到回收再利用,一方面缓解了浪费资源的现象,另一方面减少了后续处理工序的进料量,有助于后续处理技术的实施。

1.1.1垃圾分选机的社会效益和可能优点

   资源化技术发展水平决定城市生活垃圾资源化的程度。技术发展程度低,会对产品回收率和附加值产生影响,造成的二次污染。但是技术太过复杂,又将导致资源化成本变高,也不可行。综上,要想实现垃圾的资源化,必须采取真正可行的技术。

   城市生活垃圾分离后,大多数材料被回收再利用。有机垃圾通过堆肥技术生产出的有机肥与化肥按照一定比例混合,可以制成用于农业或绿化的有机复合肥。每1吨废纸张,就可以产出0.8吨的再生纸,可以节省300到400千克烧碱、512千瓦时的电力、250吨水,使三废排量减少75%。假如一个年产量150万吨的造纸厂,能完全采用废纸张作为生产原料,每年就可以减少120万棵松树的砍伐。1吨废钢铁用于炼钢,相当于1吨生铁,可冶炼出成品钢0.85吨,从而减少能耗,减少空气污染;I吨废塑料,可以再生出塑料颗粒0.5吨。生产新的玻璃制品过程中假如废玻璃,同样可以节能节水减少环境污染。目前我国每年社会上可回收利用的废弃塑料约有100万吨,实际利用约20万吨,还有约80万吨被当作垃圾未能加以利用。综上所述,如果我们能将生活中大量的生活垃圾进行合理回收利用,可以预见巨大的社会效益和经济利益将会产生。

1.2城市生活垃圾的现状和分析

1.2.1国外城市生活垃圾的现状

    城市每天产出的垃圾量巨大,城市生活垃圾已经逐渐成为了全世界的课题。据统计,日本相较于十年前每日垃圾排放量翻了一番,英国也是15年间增加了一倍。欧洲经济共同体国家生活垃圾平均增长率为3%。德国4%,瑞典2%,韩国达到了11%。目前全世界年均产生垃圾总量超过100亿吨,其中美国作为最大的垃圾产出国,每年总量在30亿吨左右。在法国首都巴黎地,每天就要产生超过2800吨的生活垃圾,而且这一数字还在逐渐增加。

1.2.2我国城市生活垃圾的现状

我国改革开放以来,城市数目和城市人口有了很大的发展,人民的生活水平也有了很大提高,因此,作为城市公害的生活垃圾产量也相当可观(如表卜3所示)。处理城市生活垃圾,实现无害化、减量化和再资源化,消除城市生活垃圾的污染已成为我国必须解决的重大问题。随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高,国内各大城市近年来生活垃圾产量一直呈增长趋势。从1986年到1998年的十二年间,我国城市生活垃圾年均产出总量翻倍。近十年来,国内城市生活垃圾产量在以每年10%的速度增长。20121.2.3城市生活垃圾的产生和分类

   生活垃圾主要是从人类的消费活动中产生。它的产生是必然的,因为在一段时间内人利用自然资源的能力是有限的,不可能永远把资源全部转化为产品,总会有部分垃圾产生。转化出来的产品都有使用寿命,一旦超过使用寿命,就成为垃圾。技术创新速度的快慢也决定着垃圾的产量和产品更新换代的时间

   生活垃圾的成分复杂具有多样性。人们习惯于将生活垃圾产品从不同的方面进行分类。通常国内对城市生活垃圾分为有机物、无机物等不可回收垃圾和纸、木竹、塑料、橡胶、布、玻璃、金属等可回收垃圾。

   实际上国内外在城市生活垃圾的组成成分上也截然不同。许多有机物质是美国城市生活垃圾的特点,大部分成分可回收或燃烧;在中国大多数为无机材料。在上海、北京这样大城市,有机物相较于其他中小城市较多,但仍有相当一大部分为无机物。即使在国内不同城市垃圾成分也存在一些差异。这些因素这就决定了中国垃圾处理方法和国外垃圾处理方法应该是不同的。

1.3意义和目的

   城市生活垃圾虽然是废弃物,但这并不表示垃圾就是百害无一利的。可能在某一方面他确实毫无价值,但是在另一方面却能大放异彩。如降解垃圾中的有机废物,可以得到制造有机肥料的好材料。有效的垃圾资源化可以在资源,能源的节约和保护和在减少污染和保护环境方面产生积极地作用。目前我国都市生活垃圾常采用的填埋、焚烧和堆肥处理都存在一定程度的劣势。这一问题可以通过先分类回收城市生活垃圾,再生大部分有用物质,然后在进行填埋焚烧堆肥处理解决。这样不能能在经济方面节省大量资金,更为重要的是最大程度的实现了垃圾无害、减量和再资源化。手选,粉碎,筛选,分离,干燥等方法,可以回收从垃圾中有用的材料,不仅减少环境污染,而且具有较高的经济效益。城市生活垃圾资源化的实现,可以减少垃圾对环境的负面影响,无论是生活垃圾的填埋还是焚烧和堆肥,必须有一个预处理,将生活垃圾按一定特性分类收集和处理将得到的有用物质加以利用。特别是对中国目前的废物大部分混合收集状态更是如此。鉴于城市垃圾成分的复杂性和处理方式的多样性,分选垃圾的资源化、能源化方面的重要操作。国内年均垃圾产量逐年增多,垃圾分选机械有很大用武之地,但目前国内垃圾分选机的研发还不成熟。因此设计一个适用于国内的分选机械进行垃圾分类,不仅可以缓解工人的劳动压力和强度,还有利于垃圾的分类处理,既使得垃圾得到充分的利用,还有效的节约了资源,保护了环境。

   通过分选从垃圾中提取出废纸张、废塑料、废金属等有用物质,不但节约了资源,而且还减少了垃圾运输处理量。废物资源化处理,减少了废物填埋和焚烧量,还对自然环境和我们的居住环境起到了保护作用。垃圾加工过程当中出现的渗沥水,也是植物无土栽培优良的肥料。综上所述垃圾分选在城市垃圾处理中起着极为关键的作用。现阶段国外厂家掌握优秀的设备及核心技术,这些设备和技术在工作效率和工作能力十分出众,在垃圾分选方面有很好的表现。引进国外先进设备和技术的同时加大国内对分选机械的研发投入,对于提升我国垃圾综合处理的能力与水平尤为关键。

1.4 研究的主要内容和方法

  本课题研究的内容为城市生活垃圾分选机的设计与研究。通过调查研究,掌握相关信息设计垃圾滚筒筛分选机。本次设计的分选机主要根据混合垃圾中不同物质的不同物理尺寸进行分选,使用圆筒筛进行分选。目前国内外有许多垃圾分选机的资料,垃圾滚筒筛分选机与其他分选机在结构上有部分相似之处可以借鉴,以此帮助完成本次设计。

  主要研究内容有以下几个方面:

(1)确定垃圾分选机的筛分类型及其基本参数;

(2)对比其他分选机的,找出圆筒式筛分选机的优势与劣势,进行应用可行性分析;

(3)参照其他分选机,设计出城市生活垃圾圆筒筛分选机。主要需要选定分选机的动力装置,对筛筒进行设计,设计传动装置,出料斗和其他辅助装置。

(4)用AutoCAD绘制工程图。

(5)对垃圾圆筒式分选机各参数进行验证。

1.5本章小节

   本章分析了国内外城市生活垃圾的产生历史和现有状况,并分析了多种城市生活垃圾分选设备的性能特点,在此基础上,针对我国目前经济和社会发展的需要,确立了本课题的研究内容与方法。第二章  垃圾分选机的主体结构设计

2.1垃圾分选机的总体设计

2.1.1垃圾分选机的总体技术要求

   垃圾分选机是实现垃圾无害化、垃圾减量化和垃圾资源化处理过程中的重要设备。垃圾分选机工作的目的就是分类具有不同特性的垃圾。本次设计的分选机主要根据混合垃圾中不同物质的不同物理尺寸进行初步分选。使垃圾得到适当的分类和充分的回收利用,最终实现垃圾无害化、减量化和资源化。

   目前垃圾处理中使用较多的筛分设备包括滚筒筛、固定筛、摆动筛、振动筛等。通过进一步查阅资料,决定使用的筛分结构为圆筒筛。其工作原理就是圆筒筛体作旋转运动把垃圾按大小分级。筛面为打孔薄板,筛筒倾斜安装,当物料进入筛体内部,将随筛体的转动做螺旋状翻动,在此过程中留在筛体内的物料成为筛上物,从筛体底端排出。大小比筛孔小的物料被筛下成为筛下物。筛管长度,速度,直径,孔的直径,角度等影响筛分效率,各参数应满足垃圾分离功率的需要和条件的停留时间。

   为了方便物料出筒,分选机的筛筒径向应该要有3°-5°的倾斜角,便于垃圾在筒内轴向前进。本次设计将筛孔设计为圆形,孔径60mm。考虑到需要分离的垃圾成分较为复杂,在筛筒内有可能相互发生缠绕,并且筛片也易磨损,故设计应该能够方便清理和修理更换筛片

   通过资料查阅,该垃圾分选机的基本设计参数初定如下:

(1)处理量:15~20t/h;

(2)能耗:小于1kw?h/t;

(3)筛筒转速:5~10r/min;

(4)筛筒内径:1.5m;

(5)筛筒长度:4.6m;

(6)筛筒倾角:3°-5°。

2.1.2垃圾分选机的总体结构

   垃圾圆筒筛分选机作为城市生活垃圾的预分选和堆肥处理的一种分选机械应用十分广泛。如下图所示,分选机主要由筛筒,减速器,支撑轮,传动长轴,电机,进料斗,出料斗和机架组成。筛筒驱动方式为单侧摩擦驱动。筛体分为四段。筛体依靠两端摩擦轮圈传动。生活垃圾圆筒筛分选机设计应考虑筛筒结构、驱动方式、传动形式、性能参数等。

      当然做设计的过程是一个非常累的过程,从查询资料到初拟设计方案再到修改设计方案最后到确定设计方案,其中反反复复数十次。理论联系实际才能够确定出一个真真正正能够实施的颗可行的方案。当然做设计必须参考各种标注各种手册,在此期间我学会了在图书馆还有互联网上的资料的查询方法,这样以后在工作中就可以更快的找到自己需要的各种文档。同样在设计的过程中我要一直与office办公软件及autoCAD二维画图软件打交道,这两个软件是我们大学生走向社会所必须掌握的软件,通过对软件的使用我发现了自己是多么的弱,很多操作都不熟练这样就大大减缓了自己做毕业设计的进度。当然亡羊补牢,为时不晚。只有发现了自己的不足才能够成长,才能够进步  毕业设计是件开头难如山的工作,所以刚开始的时候感觉无法下手,只有在慢慢尝试的过程中才能够发现其中的难点。只要动手做了,只要开始了就不会太难,发现了问题自己解决不了的在老师和同学的帮助下你会发现自己的知识掌握的不牢靠。当然在解决一个问题后你就会觉得非常的了不起,自己有更进一步了,离完成设计的目标不远了,这就是成功感,成就感。这就是设计带给我们的快乐,是实现自己价值的欣悦感。

   在设计的过程中,我认识到如果我们不能够完全的自己设计出来要求的东西,那我们必须学会模仿,说的不好听一点就是抄袭。就是找到已有的设计,弄懂别人的设计,然后把它变成自己的东西,这说起来容易但做起来不是那么简单,你要学习别人的思维、思路。搞清别人思考问题解决问题的逻辑思维和方法,想一想是否还可以用其他方法,他的方法是否有缺点。我们还有哪些还可以改进的,这些都是我们要学习的。参考文献

[1] “十五”国家级火炬计划项目申报指南. /service/15.php [2] 何品晶, 冯肃伟, 邵立明编著. 城市固体废物管理, 北京: 科学出版社, 2003. [3] 何品晶, 冯肃伟, 邵立明编著. 城市固体废物管理, 北京: 科学出版社, 2003. [4] 杨玉楠等编, 固体废物的处理处置工程与管理. 北京: 科学出版社, 2004.

[5]王琪. 我国城市生活垃圾处理现状及存在的问题[J]. 环境经济. 2005(10)            

[6]周菲. 杭州城市生活垃圾处理体系综合评价方法研究[D]. 中南大学 2010              

[7]何品晶等编著.城市固体废物管理[M]. 科学出版社, 2003                          

[8]刘晓明. 城市生活垃圾简易分类装置设计与研究[D]. 东北农业大学 2010                                      

[9]林建伟. 城市生活垃圾管理系统规划模型及其应用研究[D]. 重庆大学 2003                                                    

[10]罗涛. 深圳市宝安区城市生活垃圾特性实验研究及分选方案比选[D]. 华中科技大学 2006                                        

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附录:译文超薄HfO2薄膜纳米划痕测试的力学性能研究摘要:测试10nm的原子沉积HfO2薄膜的耐磨性和压痕硬度,从而研究退火对其力学性能影响。超薄片在低负荷时的耐磨损性能是通过原子力显微镜的纳米划痕试验测量。纳米划痕的深度随退火温度升高而降低,这表明退火后薄膜的硬度随退火温度的升高而增加。通过纳米划痕试验产生表面压痕。退火后的薄膜硬度变化的主要原因是由于退火产生了HfSixOy。 X-射线光电子能谱(XPS)测量证明,HfSixOy的硬度随退火温度的升高而增加。存在的HfSixOy扩大了界面,使界面层的厚度的增加。因此,表面硬度随退火产生的HfSixOy的增加而增加。关键词: HfO2;薄膜;纳米压痕;原子力显微镜;纳米压痕。1、 介绍在半导体产业中,为了以较低的成本获得良好的功能和性能,晶体管的沟道长度和栅介电层厚度等特征尺寸被要求不断缩小1-3。二氧化铪(HfO2)由于其具有相对较高的介电常数,折射率大,并且具有宽的带隙,是一种很有前途的材料,以取代二氧化硅2-4用于减少栅极绝缘层的厚度。但是,氧化铪在硅片上不具有热稳定性。HfO2薄膜的热退火引起的结构和界面的稳定性的变化已经得到了广泛的研究。X射线衍射分析(XRD)表明,如相,结晶和晶粒度大小等结构性能由退火温度决定5,6。现通过光谱椭偏观察到的光学常数随退火温度的增加而增加6,7。电子电路应用程序的集成兼容性和长期可靠性取决于其机械性能,这是由于其耐磨损性,热循环和内应力依赖于它们。然而,由于热退火引起的力学性能变化并不完全取决于HfO2薄膜,特别是几纳米厚度的变化。在这篇文章中,10纳米厚的氧化铪薄膜的机械性能取决于耐磨性和压痕硬度。热退火的耐磨性和压痕硬度的变化分别从纳米划痕测试和表面纳米压痕获得。划痕的深度用原子力显微镜(AFM)测量,其被用作评价薄膜的耐磨性和硬度的指标8-10。通过表面纳米压痕确认纳米划痕测试的结果。此外,热退火引起结构特征的改变是通过X射线光电子能谱(XPS)来确定它们的原因。2、 实验2.1样品制备和特征在以前的研究中,10 nm厚的HfO2薄膜是用原子层沉积(ALD)方法沉积在8英寸(20.32厘米)(100)p-型硅晶片上11。由于在进行ALD沉积之前没有清洗,二氧化铪(HfO2)层和Si基片层之间将会形成的氧化物(SiO2)。底层的SiO2层对HfO2薄膜的热稳定性没有明显的影响12。在Ar保护下,退火炉温度为450750,在退火炉中退火10分钟。 通过透射型电子显微镜(FE-TEM,JEM-2100号,日本电子,美国)对膜的厚度,原沉积和退火HfO2薄膜的横截面进行了评价。高亮度肖特基场发射电子枪产生的FE-TEM的探针的小于0.2 nm。超高点至点FE-TEM分辨率为0.19纳米。通过双束聚焦离子束(DB-FIB)技术获得高200千伏分辨率的FE-TEM图像。最初的氧化铪薄膜样品切成1.0厘米的区域。通过DB-FIB进行10 pA至5 nA的抛光,直到通过FE-TEM测量样品的厚度达到大约为100 nm。采用XPS(VG ESCA,Scientific Theta Probe,UK)技术确定HfO2薄膜详细的化学结构的。单色和Al的K(1486.6 eV)的X射线源用于探测化学和结构的组合物。该系统配备了的电子分析仪其起飞角为53。膜表面通过Ar离子在3000 eV和1A的溅射进行化学元素Si,O,铪,和C的剖析。XPS经过能量为50 eV,步长为0.05 eV进行测量。2.2机械性能的特征通过商业AFM(尺寸3100 Nanoman,Veeco公司)的执行环境条件下进行纳米划痕实验。选择金刚石涂层的高耐磨损性的硅探针在HfO2薄膜表面形成反复划痕(纳米传感器DT-NCHR),目的是在划痕之后保持恒定的顶端形状。探头有10微米高的的三角锥型尖端和100纳米的曲率半径尖端,如图1(a)。探针的弹簧常数为42 N / m,谐振频率为330千赫。大约40N正常力产生3微米长的划痕,z方向如图1(b)所示,划痕速度为1000nm/s。划痕方向如图1(b)的x方向,垂直于所述悬臂长度方向(y方向)。需要注意的是退火后的氧化铪薄膜的晶体结构具有各向异性(X射线衍射获得的数据没有列出来)。因此,划痕的性能是所有方向的总体表现。在这项研究中,划痕的方向是随机选择的。薄膜划痕的探测是通过Ultrasharp硅探针(NSC15/50,硅MDT,俄罗斯有限公司)轻轻敲击,以防止对凹划痕产生额外的损害。硅刻蚀探针的针尖是NSC 15/50的圆锥形状和一个半径为大约10纳米,弹簧常数为45 N / m和谐振频率为350千赫的针尖。划痕的平均深度超过3m的18横截面划痕(AB,如图1)。通过动态的的接触系统(纳米压痕G200,安捷伦技术,美国)形成纳米压痕和计算水平接触表面的氧化铪薄膜的硬度13。在实验过程中,z轴位移的灵敏度与从负荷-位移曲线的噪声宽度有关系。薄膜表面通过半径约20 nm的Berkovich金刚石的三角锥形尖端产生划痕。通过三角锥形的金刚石尖端确定AFM划痕硬度,并与得到的纳米压痕进行比较。HfO2薄膜测试表面的泊松比为0.35。加载过程中漂移率低于0.05nm/s和恒应变速率约0.005 nm/s。3. 实验结果与讨论3.1 AFM的纳米划痕深度沉积和550退火后的氧化铪膜的FE-TEM横截面图像如图2,如FE-TEM图像所示为二氧化铪(HfO2)层的沉积样品,主要是嵌入在结构中的非晶态纳米晶体。图2(b)中可以清楚地观察到550退火样品结晶铪层。对于如此沉积的样品,氧化铪层的厚度约10.1 nm和界面层的SiO2厚度约0.9 nm。对于550退火的样品,二氧化铪(HfO2)层的厚度为约0.9 nm,这可能是由于厚度沉积均匀性不一致和FE-TEM横截面图像边缘测定所造成的。图3表明了550和750退火HfO2薄膜的典型沉积和相应的横截面图片的纳米划痕。观察沿突起两侧的划痕。非对称的V形锥体的AFM针尖的横截面轮廓形状如图1(a),由于非对称V形锥体的AFM的针尖划伤薄膜表面,会在凹划痕集中区域产生非对称突起,划痕右侧的突起高度远小于左侧。据此前报道14-16,在划伤过程中,磨损碎屑沉积物和塑性变形往往积聚在划痕的两侧,在凹划痕周围形成凸部,。此外,由于薄膜划痕硬度降低,划痕深度增加,凸部高度也增加。 根据Tseng10,16,17和Kassavetis等人18,通过AFM针尖划伤产生的突起高度可以作为划痕深度。纳米划痕实验测量的划痕深度用来评价力学性能10,18,19。划痕深度定义为划痕底部到未刮开表面的距离,如图3。获得划痕深度为5.46 nm到12.51nm。在沉积膜中,探头正常力为6N时产生的划痕深度12.51nm。针尖通过氧化铪和SiO2层渗透Si底板。在550下,根据FE-TEM横截面图像,划痕深度为8.28nm,这是底部的二氧化铪(HfO2)层到界面附近的距离决定的,如图2。对于750的退火薄膜,深度为5.46,大约是到氧化铪层的一半。划痕深度随退火温度的增加而下降,表明退火后薄膜硬度随退火温度的增加而增加。结果表明,氧化铪薄膜的耐磨性随退火温度的增加而增加。3.2纳米压痕硬度退火引起的HfO2薄膜硬度变化是由金刚石锥体探针使用连续硬度测量(CSM)的方法13,20测量的纳米压痕进行评价。在纳米压痕的过程中,随着压痕载荷的增加驱动压头向样品移动。所施加的压头位移,作为函数连续记录一个完整循环的加载和卸载。沉积和氧化铪薄膜在550和750下的典型负载循环如图4(a)和基于CSM方法得到的硬度如图4(b)。HfO2薄膜的退火硬度大于原沉积的膜,并随退火温度的增加而增加。这一观察结果证实了纳米划痕实验得到的测量结果。由于硬度随退火温度的增加而增加,退火后的氧化铪薄膜难以划伤,样品在较高的退火温度下得到较低的划痕深度。简谐接触硬度也可以从加载的压痕试验和确定相同相和相的部分反应结果获得20-22。于图部分。如图4(b),根据各个相的反应结果推测压痕深度,谐波接触刚度沿各表面等效压痕深度测量。在第一个大约3nm的压痕中,接触硬度很大程度上受纳米压痕前端与最外层的超薄HfO2薄膜充分接触的影响22。因此,根据线性拟合,沿均匀性薄膜的渗透硬度得到的位移的范围为3至10 nm和10为20 nm。这表明,HfO2薄膜的结构在深度方向上有多层或梯度(非均匀)20。第一个10nm区域的曲线特征为谐波与硬度的联系,该区域包括HfO2的层以及薄的SiO2层。在压头到达Si基板的谐波接触的剩余部分硬度可以用一条直线来表示。然而,根据梯度结构膜(后面的XPS分析将会显示)和基板可以看出HfO2,SiO2和Si的测量压痕接口之间没有明确的分离点。3.3通过XPS分析HfO2薄膜的化学成分简谐接触硬度表面HfO2薄膜的ALD均匀性随深度变化。要检查退火引起的结构变化,通过X射线光电子能谱深度对HfO2薄膜进行化学分析。图5表明通过HfO2退火薄膜(750)的HF、O和硅元素的浓度评估XPS中Ar离子溅射时间。应当指出的是,溅射过程会产生物理和化学反应,从而改变溅射前HfO2的组成。如先前所报道23-25,在HfO2薄膜的HF,HfOx,HfO2的混合物内形成高能Ar离子。此外,在high-k薄膜中优先溅射会导致HF,O和硅元素溅射速率的变化23,26。例如,已经发现,铪会导致表面分离和屏蔽溅射过程中的硅原子,从而降低溅射率。这可能会大大降低Hfrich薄膜在Si基板上的溅射速率26。high-k薄膜的元素组成也可以受到影响。例如,Hf浓度随着溅射时间增加会导致HfO2层的氧的优先溅射23。从表面的顶部的第一个300秒的溅射时间内,相对应HF和O的原子百分比,在该地区硅是不存在的,如图5。这表明的氧化铪是该层的主要成分。溅射后,在O和HF浓度随溅射时间的增加而减少,而Si浓度增加(在660 s超过70)。当Ar离子溅射离开这层时,Hf较长的衰减会导致进入基板时的优先溅射26。然而,它也表明,Hfsixoy 结构5,27-29形成的溅射时间为300秒。通过在无离子溅射过程中使用的角分辨XPS已观察到Hfsixoy 的界面结构29,30。图5表明HfO2和SiO2层之间广泛的界面层形成具有复杂结构的Hfsixoy 。5,7,11,2729 因此,组成HfO2薄膜的层状结构11,29为HfO2、Hfsixoy 、SiO 2层和从顶部向底部的Si基板。Hfsixoy 层的厚度随着退火温度的增加而增加,这是因为退火过程中会产生Hf硅酸盐7,11。谐波接触刚度型材的层状结构和扩大的Hfsixoy 层中也观察到纳米压痕测量曲线。4、 结论 在标准厚度为10nm,相应的两个退火温度下,用原子力显微镜(AFM)和垂直敏感纳米压痕分别测试超薄氧化铪薄膜的耐磨损性和压痕硬度。实验结果表明,在退火过程中形成铪结晶相和复杂的Hfsixoy化合物 ,这是由于热扩散在界面处形成HfO2/SiO2。因此,HfO2薄膜的纳米压痕硬度随着的Hfsixoy 层的增加而增加,随着退火温度的增加而增加,这是由于Hfsixoy的硬度比铪大。因此,退火HfO2薄膜纳米划痕深度随退火温度增加而降低,表面硬度(由AFM测量)和纳米硬度(由纳米压痕测量)随退火温度增加而增加。参考文献:1 International technology roadmap for semiconduc tors, 2009 edition, /Links/20 09ITRS/Home2009.2 H. Wong, H. Iwai, Microelectron. Eng. 83 (2006) 1867.3 J. Robertson, Eur. Phys. J. Appl. Phys. 28 (2004) 265.4 G.D. Wilk, R.M. Wallace, J.M. Antho ny, J. Appl. Phys. 89 (2001) 5243.5 P.S. Lysaght, P.J. Chen, R. Bergmann, T. Messina, R.W. Murto, H.R. Huff, J. Non-Cryst. Solids 303 (2002) 54.6 M. Modreanu, J. Sancho-Par ramon, O. Durand, B. Servet, M. Stchakovsky, C.Eypert, C. Naudin, A. Knowles, F. Bridou, M.-F. Ravet, Appl. Surf. Sci. 253 (2006)328.7 G. Aygun, I. Yildiz, J. Appl. Phys. 106 (2009) 014312.8 N. Saka, T. Eusner, J.-H. Chun, CIRP Ann. 57 (2008) 341.9 B. Bhushan, Wear 251 (2001) 1105.10 A.A. Tseng, J. Shirakashi, S. Nishimura, K. Miyashita, A. Notargiacomo, J. Appl.Phys. 106 (2009) 044314.11 W.-E. Fu, Y.-C. Chang, Appl. Surf. Sci. 257 (2011) 7436.12 S. Sa yan, E. Garfunkel, T. Nishimura, W.H. Schulte, T. Gustafsson, G.D. Wilk, J. Appl.Phys. 94 (2003) 928.13 G.M. Odegard, T.S. Gates, H.M. Herring, Exp. Mech. 45 (2005) 130.14 L. Santinacci, Y. Zhang, P. Schmuki, Surf. Sci. 597 (2005) 11.15 T. Ogino, S. Nishimura, J.-I. Shiraka shi, Jpn. J. Appl. Phys. 47 (2008) 712.16 A.A. Tseng, J.-I. Shirakashi, S. Jou, J.-C. Huang, T.P. Chen, J. Vac. Sci. Technol. B 28(2010) 202.17 A.A. Tseng, Appl. Surf. Sci. 256 (2010) 4246.18 S. Kassavetis, K. Mitsakakis, S. Logothetidis, Mater. Sci. Eng. C27 (2007) 1456.19 S. Sundararajan, B. Bhushan, J. Mater . Res. 16 (2001) 437.20 X. Li, B. Bhushan, Mater. Charact. 48 (2002) 11.21 M.F. Wong, K. Zeng, Philos. Mag. 88 (2008) 3105.22 C.-W. Chang, J.-D. Liao, Nanotechnol ogy 19 (2008) 315703.23 S.J. Chang, W.C. Lee, J.
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