MCP增益与首次碰撞时电子能量关系的试验研究

首次碰撞时电子的能量对微通道板的增益产生影响.为了揭示它们之间的变化关系,分别测试了标准型和高性能6μm孔径的微通道板的电流增益和电子增益随首次碰撞时电子能量的变化关系曲线,讨论了两者在微光像增强器中的相对优势,预示高性能MCP使用于微光像增强器中的技术潜力.     

三代微通道板记忆效应研究

针对三代微通道板在制作像增强器中出现的电子记忆效应现象进行分析,指出记忆效应的产生机理是通道内壁表面的多孔介质膜(PbO-Al2O3-SiO2系铅铝硅酸盐玻璃)引起的自激发射.分析了多孔介质膜的结构和形成原因,提出了采用调整玻璃材料中SiO2含量、优化金属氧化物的引入种类及数量改进通道内壁结构.工艺上采用减少皮料被酸碱腐蚀的时间和降低还原温度以减少多孔介质膜的形成.实验结果表明,采用新的材料配方,优化的三次酸碱腐蚀和520～560 ℃氢还原工艺消除了微通道板的记忆效应,提高了像增强器的信噪比.     

超二代像增强器分辨力提高方法

为进一步提高超二代像增强器分辨力,分析了阴极输入窗、多碱光电阴极、微通道板、荧光屏等对超二代像增强器分辨力的影响,提出了减小阴极近贴距离、减小微通道板通道孔径、减小光纤面板输出窗丝径以及对微通道板镀制防电子弥散膜来提高分辨力的方法,并通过实验得到了验证。实验结果表明,随着阴极近贴距离的不断减小,分辨力可以得到逐步提高。阴极近贴距离为0.08mm的条件下,缩小光纤面板输出窗的丝径,缩小微通道板的孔径,且在微通道板的输出面镀制防电子弥散膜,可以使超二代像增强器的分辨力达到72 lp/mm,最高可达到76 lp/mm,比原有超二代像增强器的分辨力提高了33.33%。     

防离子反馈MCP噪声因子测试与分析

噪声因子是输入信噪比和输出信噪比的比值,能够反映微通道板的噪声特性,是影响微光像增强器信噪比的主要因素。为探寻降低微光像增强器中防离子反馈微通道板噪声因子的技术途径,根据微通道板噪声因子定义和测试原理,构建了防离子反馈微通道板噪声因子测试系统。由于防离子反馈微通道板的输入面镀覆有一层薄膜,其对微通道板的噪声因子有较大影响。因此,利用噪声因子测试系统重点测试了有、无防离子反馈膜以及不同材料、不同孔径、不同输入电子能量、不同微通道板作电压条件下的微通道板噪声因子,获得了微通道板噪声因子与输入电子能量、微通道板电压之间的关系,为降低防离子反馈微通道板噪声提供了有效的技术指导。     

硅微通道板电子倍增器

本文采用感应耦合等离子体刻蚀机(ICP)和低压化学气相淀积(LPCVD)技术制备了硅微孔列阵和连续打拿极,得到具有一定性能的硅微通道板.同时分析讨论了微孔列阵的表面形貌、反应离子刻蚀的尺寸效应以及电子增益系数等问题.与传统工艺相比,新工艺将微通道板基体材料与打拿极材料的选择分开、微孔列阵形成和连续打拿极制作过程分开,以MCP性能的突破找到了新途径.     

硅基高长径比微孔列阵及其应用

介绍了硅基高长径比微孔列阵形成的多路感应耦合等离子体刻蚀和电化学刻蚀等半导体工艺技术,给出了实验系统、原理、方法和实验结果,指出了工艺中出现的新现象和亟待解决的新问题,阐述了其在二维通道电子倍增器-微通道板中的应用。     

硅基高长径比深孔阵列的制作研究

高长径比深孔阵列是微通道板、高分辨率X射线探测器、X射线二维光栅等器件的基本结构。基于制作大面积高长径比的深孔阵列目前仍是微纳制作技术面临的重大挑战。介绍了几种硅基微孔阵列的制作方法并分析了这几种方法的优劣。提出了用光助电化学刻蚀方法在硅基上制作大面积高长径比的深孔阵列,并从实验上研究了溶液浓度、温度、硅片掺杂浓度、光照条件、电流和电压等刻蚀过程参数对深孔微结构形貌的影响。最后给出了最佳刻蚀过程的实验参数,在整个5英寸(1英寸=2.54 cm)n型硅圆片上得到了长径比在40以上、有效圆面直径达110 mm的深孔阵列。     

基于微通道板的像增强器增益饱和效应研究

为评估像增强器对强光的响应特性,开展了连续激光对像增强器的辐照实验,分析了激光辐照对其增益特性的影响。实验结果表明:持续增加激光功率,直到光阴极处激光功率密度达到点饱和阈值激光功率密度的8104倍时,仍未出现像元串扰现象,表明像增强器出现了增益饱和,其输出光强受限。建立了像增强器的微通道板等效电路模型,分析了微通道板的增益特性,得到微通道板线性增益允许的最大入射电流约为1.6410-10 A。该结果非常接近实验测量值,表明通道损失的电子得不到及时补充是增益饱和的主要原因。     

电子清刷对双MCP像增强器闪烁噪声的影响

由于微通道板除气不彻底,导致双微通道板像增强器在工作时视场上出现闪烁噪声,因而无法正常工作。为了消除闪烁噪声并使微通道板增益进入一个稳定值区间,采用不同的电子清刷控制方法,对两块微通道板进行彻底除气,结果表明:增大萃取电荷量的方法在减少闪烁噪声的同时也会降低像增强器的增益,而增加台外预先电子清刷阶段并且使第二块微通道板的预先萃取电荷量大于第一块微通道板,可以完全消除闪烁噪声。选择合适的预先萃取电荷量,可以保证像增强器的增益达到105以上,制作出合格的双微通道板像增强器。     

电子束器件、阴极射线管

0210541硅微通道板电子倍增器〔刊〕/端木庆铎//电子学报.-2001,29(12).-1680～1682(K) 本文采用感应耦合等离子体刻蚀机(ICP)和低压化学气相淀积(LPCVD)技术制备了硅微孔列阵和连续打拿极,得到具有一定性能的硅微通道板。同时分析讨论了微孔列阵的表面形貌、反应离子刻蚀的尺寸效应以及电子增益系数等问题。与传统工艺相比,新     

硅基微通道板微孔结构形貌的实验研究

硅基微通道板(MCP)的重要技术挑战之一就是如何在硅基上制作高深宽比的微孔阵列结构。采用光助电化学刻蚀方法研究硅基高深宽比微孔阵列制作技术。考虑到实际反应条件下的物质输送、刻蚀液浓度、光照条件、温度等因素的影响都体现在刻蚀电流与电压上,重点研究了电流、电压与微结构形貌之间的关系。通过空间电荷区的大小以及刻蚀电流与溶液浓度之间的关系,得到合理的刻蚀参数。在5inch(1inch=2.54cm)硅基上制作出深度达200μm以上的均匀深孔,得到大面积、高深宽比的均匀微孔阵列,满足微通道板对结构形貌的要求。     

双重掩蔽层实现石英晶体高深宽比刻蚀

由于石英晶体的刻蚀速率小,要实现石英晶体的高深宽比刻蚀,常用的光刻胶或金属掩膜不能满足工艺要求。提出使用双重掩蔽层的方法实现石英晶体的高深宽比刻蚀,即石英晶体和单晶硅键合,然后在单晶硅表面生长二氧化硅,二氧化硅作为刻蚀单晶硅的掩蔽层,单晶硅作为刻蚀石英晶体的掩蔽层。ICP刻蚀过程使用SF6作为刻蚀气体、C4H8作为钝化气体、He作为冷却气体。控制好气体的流量和配比,选择合适的射频功率,能刻蚀出深度为30μm,宽度为50μm的深槽。该工艺对开发新型石英晶体器件有积极的意义。     

Isotropic etch for SiO2 microcantilever release with ICP system

Inductively coupled plasma (ICP) system has been widely used for anisotropic silicon etching because it offers high aspect ratio with a vertical side wall. The isotropic etching capability of the ICP system, however, has not gained much attention, even though it possesses advantages in profile control and high etching rate over wet isotropic etching or conventional RIE (reactive ion etching). We report here an isotropic dry etching process to release microcantilever beams. Investigations have covered chamber pressure, plasma source power, substrate power, SF₆ (sulfur hexafluoride) flow rate relating to Si etching rate, undercutting rate, and isotropic ratio. The SiO₂ (silicon dioxide) cantilevers were successfully released from the Si substrate and the optimized silicon etching rate was 9.1 μm per minute. The etching profiles were analyzed by scanning electron micrographs (SEM).     

Si基体二维深通道微孔列阵刻蚀技术

Si材料二维深通道微孔列阵是新型二维通道电子倍增器的基体,其可以采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀和光电化学(PEC)刻蚀等半导体工艺技术实现。简述了ICP工艺原理和实验方法,给出了微孔直径6～10μm、长径比约20、平均刻蚀速率约1.0μm/min的实验样品,指出了深通道内壁存在纵向条带不均匀分布现象、成因和解决途径;重点论述了微孔深通道列阵PEC刻蚀原理和实验方法,在优化的光电化学工艺参数下,得到了方孔边长3.0μm、中心距为6.0μm、深度约为160μm的n型Si基二维深通道微孔列阵基体样品,得出了辐照光强、Si基晶向与HF的质量分数是影响样品质量的结论,指出了光电化学刻蚀工艺的优越性。     

采用干法刻蚀进行微通道板扩口理论模型研究

开口面积比是微通道板（MCP）重要的性能指标,在MCP输入面进行扩口,对于MCP的探测效率、噪声因子等参数有显著的提升作用,在微光夜视仪、粒子探测器等军用、民用领域具有巨大的应用潜力。采用湿法腐蚀进行微通道板扩口,面临工艺一致性差、选择性腐蚀造成锥度尺寸难以达标等难题,实质性批量应用非常困难。针对扩口MCP难以制作和应用的问题,提出一种采用干法刻蚀进行MCP扩口的方法,阐述了干法刻蚀进行MCP扩口原理及可行性。通过建立理论模型研究干法刻蚀工艺参数如刻蚀角度、刻蚀时间等对于MCP开口面积比、通道内刻蚀深度、通道内壁刻蚀锥度等性能参数的影响,计算出合适的工艺参数范围,为开展实验研究奠定了基础。     

光电化学腐蚀法制备高长径比硅微通道

在高长径比硅微通道光电化学腐蚀中,需要根据通道尺寸要求实时修正腐蚀电流.研究了物质输运、暗电流对腐蚀电流控制的影响,并提出了腐蚀电流的控制曲线.根据电解液扩散方程和边界条件,推导出通道尖端处HF质量分数与通道长度的关系.根据腐蚀后的暗扫描I-V曲线计算出暗电流密度.与腐蚀电流密度相比,阴离子表面活性剂的暗电流可忽略不计,进而获得了腐蚀电流修正曲线.根据腐蚀电流修正曲线,通过控制光照强度制备出高长径比(大于60)的等径硅微通道阵列.对修正的腐蚀电流进行调整,制备出通道尺寸空间周期性变化的硅微通道结构.研究结果可为高长径比硅微通道的制备提供技术方法.     

Influence of etching current density on the morphology of macroporous silicon arrays by photo-electrochemical etching

Macroporous silicon arrays(MSA) have attracted much attention for their potential applications in photonic crystals,silicon microchannel plates,MEMS devices and so on.In order to fabricate perfect MSA structure,photo-electrochemical (PEC) etching of MSA and the influence of etching current on the pore morphology were studied in detail.The current-voltage curve of a polished n-type silicon wafer was presented in aqueous HF using back-side illumination.The critical current density J_(PS) was discussed and ...     

Electrochemical Micromachining as an Enabling Technology for Advanced Silicon Microstructuring

Based on previous theoretical and experimental results on the electrochemical etching of silicon in HF‐based aqueous electrolytes, it is shown for the first time that silicon microstructures of various shapes and silicon microsystems of high complexity can be effectively fabricated in any research lab with sub‐micrometer accuracy and high aspect ratio values (about 100). This is well beyond any up‐to‐date wet or dry microstructuring approach and is achieved using a wet etching, low‐cost technology: silicon electrochemical micromachining (ECM). Dynamic control of the etching anisotropy (from 1 to 0) as the electrochemical etching progresses allows the silicon dissolution to be switched in real‐time from the anisotropic to the isotropic regime and enables advanced silicon microstructuring to be achieved through the use of high‐aspect‐ratio functional and sacrificial structures, the former being functional to the microsystem operation and the latter being sacrificed for accurate microsystem fabrication. World‐wide dissemination of the ECM technology for silicon microstructuring is envisaged in the near future, due to its low cost and high flexibility, with high‐potential impact on, though not limited to, the broad field of microelectronics and microfabrication.     

基于ICP的硅高深宽比沟槽刻蚀技术

介绍了电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术的基本概念。结合英国STS公司的STS multiplex ICP system刻蚀机,介绍了刻蚀机原理及刻蚀过程。对硅深槽刻蚀技术进行了分析,对其中Footing效应、Lag效应和侧壁光滑问题提出了优化方案,最后在实验的基础上得出了能够刻蚀出高质量硅深沟槽的刻蚀参数。