一种大面积二维石英纳米结构制备的工艺研究

介绍一种采用紫外(363.8nm)激光干涉光刻得到大面积二维纳米点阵结构的方法,该技术具有操作简单、光路搭建成本低、可以大面积加工微纳图形结构等优点;并利用等离子体刻蚀传递,获得周期为200nm的二维石英纳米点阵结构。通过光刻工艺与反应离子束刻蚀工艺的优化,得到加工二维石英点阵的最优制备工艺。利用扫描电子显微镜(SEM)与原子力显微镜(AFM)对制备二维纳米图形结构进行表征与分析,并利用紫外可见光分光光度计对制备的二维点阵结构图形进行紫外透过率测试,发现加工的二维结构在365nm处的透过率仍大于90%,符合紫外固化纳米印掩模板对紫外光高透过率的要求。     

用多光束干涉实现纳米级阵列图形的长焦深光刻

用多束相干光适当组合干涉曝光,得到的图形与基片在干涉场内的纵向位置z无关,与x、y位置呈周期关系,光的相干长度对应传统光学光刻的焦深。该方法适合大尺寸基片上纳米级孔、锥阵列图形的制作。模拟了双光束双曝光、三光束单曝光和四光束单曝光的干涉场光强分布,用波长为441.6nm的激光曝光得到尺寸为200nm的孔阵和点阵的图形。     

电子束散射角限制投影光刻掩模研制

掩模制作是电子束散射角限制投影光刻(SCALPEL)的关键技术。通过优化工艺,制作出具有“纳米硅镶嵌结构”的低应力SiNx薄膜作为支撑;开发了电子束直写胶图形的加法工艺,在支撑薄膜上得到清晰的钨 / 铬散射体图形。研制出的SCALPEL掩模,其晶片尺寸为80mm,图形线宽达到0.1m,经缩小投影曝光得到78nm的图形分辨力。     

C/Co核壳亚微米复合物的吸波性能

采用液相合成和后续的热处理工艺制备钴包碳的C/Co核壳亚微米复合物,研究了复合物的吸波性能。结果表明:热处理使C/Co核壳亚微米复合物的结晶性增强,使形貌由C/Co-雪花片壳层的核壳结构转变为C/Co-壳层闭合的核壳结构,饱和磁化强度提高而矫顽力降低。C/Co壳层闭合的核壳亚微米复合物(50%,质量分数)-石蜡的吸波样品具有优异的吸波性能,在11 GHz处最小反射损耗为-23 d B,厚度为2.5 mm,单层厚度的吸波频带(RL-10 d B)达到3 GHz。随着吸波样品厚度的增大吸收峰向低频移动,并出现多重吸收峰。C/Co核壳亚微米复合物优异的吸波性能,可归因于较好的阻抗匹配、介电损耗和1/4波长干涉相消原理。     

应力作用下亚稳Co微粒的结构转变研究

报道了亚微米以及微米尺寸的Co微粒在高温冷却以及应力作用下亚稳结构的稳定性及其结构转变特性.采用扫描电镜,X射线衍射以及振动样品磁强计等对微粒的结构和结构转变特征进行了表征.在相当宽的尺寸范围内,Co由高温冷却至室温和低温过程中保持其亚稳结构(FCC).室温呈亚稳结构的Co微粒极易通过应力诱发转变为HCP结构.根据表面附加压应力对微粒马氏体相变的影响,探讨了微粒尺寸对Co微粒亚稳结构稳定性的影响.     

MEMS压印模板制作的刻蚀机理及尺寸控制方法

为了提高基于湿法刻蚀压印模板制作工艺中刻蚀图形尺寸的控制精度,研究了玻璃湿法刻蚀的反应动力学过程,得到刻蚀剂中（HF）2为决定反应速率的主要活性成分的结论;结合实验建立了合理的刻蚀速率模型．采用不同氢氟酸浓度的刻蚀液进行了实验,实测刻蚀速率与理论计算数值的对比结果表明模型预测精度达到96％以上．基于该模型刻蚀深度确定刻蚀时间进行了压印模板制作的实验,制作了图形特征尺寸为15μm、刻蚀深度为8μm的压印模板．对模板图形的测量结果表明,通过该模型预测的尺寸误差仅为0．05μm．     

RIE对巨磁电阻自旋阀磁性能的影响

对巨磁电阻自旋阀磁场传感器制作中的关键技术之一：自旋阀薄膜的反应离子刻蚀(RIE)工艺,进行了试验研究。自旋阀结构为：Ta(3．5nm)／Cu(0．7nm)／NiFe(4．5nm)／CoFe(1nm)／Cu(3nm)／CoFe(2nm)／Ru(0．7nm)／CoFe(2nm)／MnIr(8nm)／Ta(4nm),刻蚀气体为氢氯碳氟化合物(HCFC：Hydro—chloro—fluoro—carbon),气体流量为10．5seem,RF功率为180W,时间为27min。结果表明：RIE技术可以加工出理想的巨磁电阻自旋阀薄膜图形,且加工过程对自旋阀的磁性能影响不大,这些结果对于巨磁电阻自旋阀型集成磁传感器的批量制作具有积极意义。     

用于金属薄膜刻蚀的激光束能量分布整形研究

针对碳纤维复合材料基底上的金属薄膜图形刻蚀需求,研究了一种基于光学波前衍射变换原理的能量/激光功率密度分布整形方法,并设计制作了衍射元件。利用基模(TEM00)和非基模输出的红外激光分别进行了验证实验,用整形后的激光光束进行刻蚀,金属薄膜被完全去除,刻蚀边界锋锐整齐,基底没有可见的损伤。衍射元件对于基模模式输出激光的转换效率为71%,对非基模模式的转换效率为53%。     

CoFe/Cu多层膜巨磁阻效应的研究

采用直流磁控溅射制备了多层膜Ta/缓冲层/[Co95Fe5/Cu]×12/Co95Fe5/Ta。实验发现,多层膜的磁阻性能受到缓冲层材料、各子层厚度以及退火处理的影响。采用优化的多层膜结构:Ni65Fe15Co20缓冲层厚8 nm、CoFe层厚1.55 nm、Cu层厚2.4nm,沉积态薄膜GMR值达到7.6%;而在外加磁场79.6×103A/m下,250℃保温2 h退火处理后,多层膜的GMR值进一步提高到11.9%,磁滞从18.7×102A/m降低到796 A/m。     

低维纳米光子晶体的制备及在有机激光谐振腔的应用

采用电子束曝光技术以及反应离子刻蚀技术,提出一种简单可控、低成本制备有序排布的一维和二维光子晶体阵列的方法。通过有效的控制刻蚀工艺参数,实现对光子晶体在尺寸、周期和表面结构等进行精确控制目的。此外,以一维光子晶体为衬底,利用甩膜方法成功地制得分布反馈式高分子有机激光器。光泵结果表明,该激光染料的放大自发辐射的阈值为260kW/cm2、半波宽为0.22nm。