钨纳米颗粒填充法制作X射线吸收光栅

提出一种新颖、可避免高温过程的大面积吸收光栅制作方法,使用钨纳米粒子作为X射线吸收材料,利用有机溶剂和乳化剂作为吸收材料的载体,在负压下将它们填充到周期为42μm、深度为150μm的光栅结构中。此外,与通过微铸造技术制作的相同结构铋块体吸收光栅相比较,得到的X射线投影吸收对比度表明,钨纳米颗粒对X射线吸收性能低约15%,但纳米颗粒填充法可显著降低吸收光栅的制作成本,并利于实现大面积制作。     

Zynq平台嵌入式本地光谱分离微型高光谱仪研制

高光谱图像数据量大,对数据传输带宽要求高,通常难以在结构紧凑的微型高光谱仪中实现实时调焦与视频流传输等功能。文中基于新型快照马赛克高光谱传图像感器,设计实现了一套嵌入式微型高光谱仪,在本地完成传感器的驱动和高光谱数据分离。单波段光谱图像数据经千兆以太网传输至上位机,从而大幅降低了对传输带宽的要求,大幅增强了调焦与光谱视频预览效果。实测结果显示,该系统高光谱图像传输帧频可达50帧/s,能够满足高时间分辨应用下的实时调焦与动态信息捕获的需求。     

光电化学刻蚀法在整个5英寸硅片上制作均匀深孔阵列

在整个大面积硅片上制作均匀的深孔阵列是光电化学刻蚀中的一大难题。本文中我们首先详细分析了造成深孔阵列不均匀性的两个主要因素,然后提出了一种适合于大面积硅片深刻蚀的新型光电化学刻蚀装置。这套装置通过一个独特的水冷系统和一个花洒状的循环器对传统的光电化学刻蚀装置进行了改进。实验结果显示,借助这套装置能够在整个5英寸硅片上制作出均匀的深孔阵列。深孔阵列的形貌可以通过改变相应的刻蚀参数来进行调整。     

Photoelectrochemical etching of uniform macropore array on full 5-inch silicon wafers

We analyze the two main factors causing non-uniformity of the etched macropore array first,and then a novel photoelectrochemical etching setup for large area silicon wafers is described.This etching setup refined typical etching setups by a water cooling system and a shower-head shaped electrolyte circulator.Experimental results showed that the uniform macropore array on full 5-inch n-type silicon wafers could be fabricated by this etching setup.The morphology of the macropore array can be controlled by ...     

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。     

Si深刻蚀光助电化学方法的研究

光助电化学刻蚀技术是目前获取高深宽比微纳结构的重要方法之一.由于其制作成本低、三维结构形貌可光控实现而受到重视.从实际应用出发,对Lehmann光照模型和电流密度经验公式进行了修正,并从理论和实验上研究了光照对电化学刻蚀过程和结构形貌的影响.着重分析了光照红移带来的正面效果和负面影响.理论分析和实验均证明,采用提出的修正模型,可以方便地实现对厚度为400～500μm的Si片深刻蚀,并可在刻蚀深度为150μm的情况下,实现壁厚在0.2μm到数微米的控制,Si片刻蚀面的直径可达5英寸(125 mm)或更大.为该技术的实现提供了修正的理论模型和实用化的工艺技术.     

大面积高深宽比微结构硅片的热氧化实验研究

利用大面积硅片制作X射线光栅和硅基微通道板等都涉及硅的热氧化工艺。热氧化使具有高深宽比微结构的大面积硅片产生形变,严重影响了这些器件的应用。本文以5英寸硅片为例,研究了硅基微结构在热氧化过程中的变形问题,定性分析了产生形变的力学因素,提出了减小形变的氧化方法。首先实验制作了具有高深宽比微结构的硅片,采用不同的氧化方法,比较了变形的大小。结果表明,通过控制热氧化过程中的温度来控制热膨胀系数和在热氧化过程中施加外部热塑应力等方法能够有效地减小热氧化变形量。     

Disordered wall arrays by photo-assisted electrochemical etching in n-type silicon

The fabrication of ordered, high aspect-ratio microstructures in silicon by use of photo-assisted electrochemical etching is an important technology, where voltage and current density are significant factors. In this paper, disordered walls appear in 5-inch n-type silicon wafers when a large current density is used. Based on the theory of space charge region, these disordered walls are caused by the contradiction between the protection from dissolution by a high applied voltage and the dissolution by a high current density. To verify this point, wall arrays were fabricated at different applied voltages and current densities. Moreover, the critical voltage was kept constant and different current densities were applied to obtain conditions for avoiding disordered walls and achieving uniform wall arrays. Finally, a wall array with a period of 5.6μm and a depth of 55μm was achieved at an applied voltage of 3 V and a monotonically increasing current density ranging from 22.9 to 24.5 mA/cm².     

X射线探测器的多FPGA远程配置

针对光锥阵列X射线探测器中配置多个FPGA时存在的操作复杂、效率低、现场辐射等问题,提出由单ARM对多FPGA进行远程并行配置的解决方案。通过共用配置时钟线和数据线、从串配置模式、ARM同组GPIO口控制同组信号线等方式,保证在硬件上使用较少信号线的前提下实现多FPGA并行配置。在软件设计中将配置数据嵌入程序代码,使配置过程作为系统初始化的一部分完成,从而简化了配置流程、提高了配置效率。实验表明,设计实现了多FPGA的远程并行配置,系统结构简单,与远程主机只需要连接网线和串口线即可,配置时间约为1.6 s。该系统方案可为更大规模阵列FPGA的配置应用提供参考。     

光助电化学刻蚀法制作大面积高深宽比硅深槽

为解决用光助电化学刻蚀法制作大面积高深宽比硅深槽过程中出现均匀性差的问题,在分析了传统光助电化学刻蚀装置中存在的不足的基础上,设计并制作了一套新型大面积光助电化学刻蚀装置.该装置通过特殊设计的花洒式溶液循环机构和水冷隔热系统,解决了大面积硅片在长时间深刻蚀过程中出现的溶液升温和气泡堆积的问题.借助这套装置能够实现127 mm（5 inch）及以上大面积硅片的均匀深刻蚀.同时,通过采用以0.01 A/min的速率逐步增加刻蚀电流的方法,来补偿侧向腐蚀对槽底电流密度的影响,保证了整个刻蚀过程中硅深槽形貌的一致性.最终在整个127 mm硅片上制作出了各处均匀一致的硅深槽,深度达60μm、深宽比在20以上.