基于自会聚多光束阵列的薄膜应力传感器

介绍了一种通过分析二元光束阵列的反射光图像,利用Stoney方程解算出薄膜应力的在线测量传感器.传感器是以二维Dammann光栅和Fresnel波带板所组成的集成二元光学分束器为核心设计的.该传感器可进行各种单晶、多晶和非晶结构材料沉积过程的现场应力测量,灵敏度优于2.5×106Pa,精度优于4.27%.它具有结构简单、测量速度快、适应性强、设备集成度高而且易于安装调试等特点.与计算机自动控制系统相结合,可以应用于半导体集成电路生产线的薄膜生长过程控制     

基于自会聚多光束阵列的薄膜应力传感器

介绍了一种通过分析二元光束阵列的反射光图像,利用Stoney方程解算出薄膜应力的在线测量传感器.传感器是以二维Dammann光栅和Fresnel波带板所组成的集成二元光学分束器为核心设计的.该传感器可进行各种单晶、多晶和非晶结构材料沉积过程的现场应力测量,灵敏度优于2.5×106Pa,精度优于4.27%.它具有结构简单、测量速度快、适应性强、设备集成度高而且易于安装调试等特点.与计算机自动控制系统相结合,可以应用于半导体集成电路生产线的薄膜生长过程控制.     

薄膜应力激光测量方法分析

总结了薄膜应力的一些测量方法.分析了利用测量基片弯曲曲率的激光宏观变形分析法———激光干涉法、激光束偏转法的理论依据及其测量原理,计算了各种测量方法的测量精度.激光干涉法的精度可达0.92%,可测量的最小应力值为15.7MPa;激光束偏转法较低,为2.12%,可测量的最小应力值为25.5MPa,空间分辨率低,约为100μm.     

光纤布拉格光栅传感器实现应力测量的最新进展

本文阐述了光纤布拉格光栅的特性及其在智能结构中的重要应用。针对这一应用 ,首先简要介绍了光纤布拉格光栅测量应力的原理 ,然后着重介绍了光纤布拉格光栅测量应力的最新进展。这些新的方法分别使光纤布拉格光栅在测量范围、测量精度、多路复用及实用性方面得到了提高或改进。光纤布拉格光栅要达到实际应用仍需对其作进一步的研究 ,以提高其工作寿命 ,找到简便易行的埋入方法 ,并实现信号的高精度、大动态范围的检测等。     

基于哈特曼原理的薄膜应力在线测量系统

介绍了一种基于哈特曼传感器的薄膜应力在线检测系统.哈特曼透镜阵列将待测量表面划分成若干小区域,通过测量每个小区域成像光斑的相对位置变化来获得整个测量表面的变形量,将测得的变形量代入到薄膜应力与基板表面变形的关系式中,求得薄膜应力.通过对影响光斑质心探测精度的各种因素进行分析,提出使用加阈值的一阶矩法,精确计算光斑质心,结合高灵敏度的CMOS探测器,使系统的面形测量精度达到15.7 nm,应力测量灵敏度优于3.3 MPa,实现了薄膜应力测量的高灵敏度与在线测量的统一.最后通过对TiO2,SiO2单层膜的在线测量,验证了系统的灵敏度与稳定性,能够完全满足薄膜应力分析的需要.     

混凝土表面式光纤光栅传感器应力传递规律研究

主要研究一种混凝土表面式的光纤光栅传感器的工作特性,应用光纤光栅的传感特性实现了对钢筋混凝土试件内部应变的测量,试件不仅就应用光纤光栅进行混凝土结构内部应变测量的技术、工艺进行研究,还对光纤光栅传感器进行了重复性实验,验证了其具有良好的一致性.同时,还考察了光纤光栅传感器的温度补偿问题,试验结果表明该方法具有较高的实用性.     

应力增敏的光纤布拉格光栅压强传感器

提高光纤布拉格 (Bragg)光栅传感器响应灵敏度是提高光纤布拉格光栅传感系统检测精度的有效途径之一。基于弹性聚合物材料封装和金属波纹管封装对光纤布拉格光栅应力响应的增敏作用 ,提出了一种新颖的应力响应增敏的高灵敏度光纤布拉格光栅压强传感器模型。推导了该传感器的压强与布拉格波长相对偏移量之间的关系 ,给出了该传感器压强响应灵敏度系数的解析表达式。表明该传感器布拉格波长相对偏移量和压强之间具有良好的线性关系 ,同时也指出通过适当选择弹性体的弹性模量、波纹管弹性系数等特性参数 ,以及它们的尺寸 ,就可以方便地调整该传感器的压强响应灵敏度系数。该传感器压强响应灵敏度系数实验值高达 - 4 35× 10 -9Pa-1( -6 74nm/MPa) ,是裸光纤光栅压强响应灵敏度系数的 2 197倍 ,理论值为 - 4 6× 10 -9Pa-1,实验值与理论值吻合得很好     

薄膜太阳电池二元光栅结构

提出了采用二元光栅结构提高太阳能薄膜衍射效率的技术方法。利用对透射率函数的傅里叶变换计算出垂直入射时二元光栅的衍射光场分布。研究了不同阶次二元光栅在可见和近红外波段的衍射零级光强和总衍射效率随波长变化的规律。以硅基太阳能薄膜为例,分别计算了普通相位光栅和二阶、三阶二元光栅随波长零级光强的变化规律和衍射效率。结果表明,与普通相位光栅结构相比,二元光栅结构能够在较宽波段提高光衍射效率。     

半导体薄膜特性实时检测的新装置

利用光学和电子学结合的方法,建立了基于多光束光学传感器和光电检测电路的检测薄膜特性装置.通过对反射光光点间距变化和光强振荡的检测,实时检测薄膜应力、厚度、生长率等常数的信息.通过理论分析,该装置厚度测量的精度优于2nm,应力的灵敏度优于5MPa,可以应用于半导体集成电路生产线的薄膜生长过程控制检测.     

新型交流薄膜电致发光器件的研究

本文介绍了根据加速电子,激发中心在空间上分开,利用低场预热和高场加速的设想,设计并研制的一种新型交流薄膜电致发光器件。     

薄膜应力测量方法研究

总结了薄膜应力的一些测量方法。将经常使用的方法归纳为激光宏观变形分析法和X射线分析法。介绍了利用测量基片弯曲曲率的激光宏观变形分析法(包括激光干涉法和激光束偏转法)和品格变形的X射线衍射法等测量薄膜应力的理论依据及其测量原理,计算了各种测量方法的测量精度,X射线分析法的精度最高,其次是激光干涉法,而激光束偏转法的精度最低,分析了激光分析法和X射线分析法的优缺点。     

微纳薄膜器件的电阻率精确测量方法

微纳级别的铝薄膜因宽度和厚度尺寸缩小其试件尺寸接近电极的最小间距、电极间的位置误差等因素的影响,导致电阻率四电极法在测量过程中产生较大的误差。通过对微纳级的导电薄膜的四电极测量法进行数学建模分析,建立了新的四电极测量法数学计算模型,提供精确的电阻率修正系数,并利用基于原子力显微镜的四电极电阻率测量技术精确测量了厚度为400 nm、宽度为30μm的铝薄膜的电阻率,且取不同的作用力重复实验。实验结果证明,基于修正后数学模型的微四电极技术对微纳级别薄膜的电阻率测量方面的准确性和稳定性。     

铁电薄膜材料I-V特性的测量

介绍了测量铁电材料Ｉ－Ｖ特性的原理和电路,并对ＰＹＺＴ铁电薄膜试样进行了电滞回线和Ｉ－Ｖ特性的测量,指出铁电材料具有其特有的Ｉ－Ｖ特性曲线。因此,有无铁电体Ｉ－Ｖ特性曲线不仅可以判断该材料是否为铁电体,还可判断铁电材料性能的好坏,如极化强度和矫元场大小,对称性等。     

一种制备氧化钒薄膜的新工艺

采用两步法工艺,即先在衬底上溅射一层金属钒膜,再对其进行氧化的方法,在硅和氮化硅衬底上制备了高电阻温度系数的混合相VOx多晶薄膜。电学测试结果表明:厚度为50nm的氧化钒薄膜的方块电阻和电阻温度系数(TCR)在室温时分别达到50kΩ和0.021K-1。     

掺杂铌和钴元素的PZT薄膜的残余应力测定

锆钛酸铅(PZT)薄膜具有优异的压电性能,是制作微机电系统(MEMS)振动式能量收集器的理想材料。在溶胶-凝胶法制备PZT薄膜的过程中产生的残余应力会对能量收集器有负面影响。该文利用X线衍射法对在退火温度分别为650℃、700℃、750℃、800℃下掺杂铌(Nb)和钴(Co)元素的PZT薄膜样品的残余应力进行了测定。实验结果表明,PZT薄膜样品中的残余应力表现为压应力,从650℃升高到750℃的过程中,随着退火温度的升高薄膜中的残余应力增大;直到750℃附近后,残余应力基本保持稳定。     

吸收性薄膜波导的参数测量

介绍了一种用棱镜耦合法测量吸收性薄膜波导参数的一种方法，它是由测得棱镜底部反射光斑中模的吸收线位置来确定薄膜的折射率和厚度。结果表明，此方法无需进行大量的计算就能同时精确地测量薄膜的折射率和厚度。给了两种吸收不同的薄膜波导参数测量结果。     

压电薄膜特性参数的测量方法

随着电子元器件向微型、高灵敏、集成等方向发展,薄膜材料及器件在微机电(MEMS)系统中得到广泛应用,而测量压电薄膜特性参数的方法与体材料相比有很大的不同.介绍了当前测量压电薄膜特性参数的两大类方法:直接测量法(包括气腔压力法、悬臂梁法、激光干涉法和激光多普勒振动法)和间接测量法(传统阻抗分析法),详细分析了这些方法的基本原理、测试表征、应用状况及存在的问题,比较了这些方法的优缺点,并对未来压电薄膜特性参数的测试表征作了展望.     

薄膜应力对薄膜测量和使用的影响

基片在薄膜应力作用下产生宏观弯曲变形,使入射光线的入射角在基片不同位置产生偏差。根据空问两直线夹角公式,计算了入射光线在曲面上任意一点的入射角,得出同一入射方向的光线在曲面不同点具有不同的入射角,即产生入射角度偏差,偏差大小与基片弯曲曲率半径成反比和入射点位置成正比。进而分析了角度偏差对光谱的影响。实验结果表明,离参考点位置越远,波长偏差越大;角度越大,耦合效率越低。实验结果与理论分析一致。