铝和铜互连线的晶粒结构及残余应力研究

采用X射线衍射仪和扫描探针显微镜,观察和测量了分别由大马士革工艺制备的Cu互连线和由反应刻蚀工艺制备的Al互连线的晶粒结构和应力状态.大马士革工艺凹槽中的Cu互连线受到机械应力的影响,使Cu互连线的晶粒尺寸(45~65 nm)小于Al互连线的晶粒尺寸(200~300 nm);Cu互连线(111)的织构强度(2.56)低于Al互连线(111)的织构强度(15.35);Cu互连线沿线宽方向的应力σ22随线宽的减小而增加,即沉积态和退火态的Cu互连线的σ22由73和254 MPa(4μm线宽)分别增加到104和301 MPa(0.5μm线宽).Cu互连线和Al互连线的流体静应力σ均为张应力.Al互连线的主应力σ11、σ22和σ33随Al膜厚度的减小而增加.退火使Al互连线的σ11、σ22和σ33降低,表明Al互连线中的残余应力主要为热应力.     

电子束辐照对氧化锌纳米线Ⅰ-Ⅴ特性的影响

在扫描电镜中,采用纳米微操纵仪构成一个2探针电流-电压(I-V)测试装置.测试了单根ZnO纳米线接触钨电极构成的金属-半导体-金属(M-S-M)结的I-V特征曲线.ZnO纳米线的I-V曲线呈现出较弱的肖特基特性.研究了电子束辐照对ZnO纳米线的I-V曲线的影响.30 keV电子束辐照使ZnO纳米线的总电阻减小.计算得到ZnO纳米线的电导率σ=0.24 S/cm,载流子浓度n=1.64×1016 cm-3.为了对比,还测试了单根碳纤维接触钨电极的I-V特征曲线.在30 keV电子束辐照下,碳纤维的总电阻保持不变,电导率σ＝22 S/cm.     

环境扫描电镜中电荷环境的测量

在环境扫描电镜(ESEM)中,采用高灵敏度的pA-表测试系统,测量法拉第杯,以及Cu-Zn合金、单晶Si、单晶Al2O3三种样品的样品电流(ISP)。ISP值反映出由电子流和离子流控制的ESEM样品室内的电荷环境。法拉第杯的ISP反映出入射电子和离子所控制的电荷环境;样品的ISP反映出入射电子、信号电子和离子所控制的电荷环境。由ISP值可确定ESEM在不同操作和环境条件下的离子化效率、离子化饱和程度,以及气体分子的散射作用。     

扫描电镜中的电子反射镜像现象及应用

观察非导电样品在扫描电镜（SEM）中产生的电子镜现象。研究了电子镜出现的条件，监测了电子镜像出现过程中表面电势Es和吸收电流Ia的变化。结果表明，当Es达到7kV～9kV时出现了电子镜像。当电子总发射产额σ≌1，Es≌4kV，及Ia≌0时，形成了稳定而无畸变的电子镜像。利用电子镜现象可确定电子散射率及入射电子能量的临界值E2，以及评价非导电样品导电性能。     

水溶性晶体生长的原位环境扫描电镜研究

采用环境扫描电镜(ESEM),原位观察了水溶性晶体NaCl和KH2PO4的溶解-结晶过程。研究了ESEM的水湿环境(压力、温度及相对湿度φ)对水溶性晶体结晶形态的影响。通过控制φ值及水蒸汽的蒸发-凝结状态,在600~650 Pa、1~2℃和φ为91%~95%的条件下,形成四方柱和四方锥组合体特征的KH2PO4单晶。采用接近水的饱和蒸汽压曲线的压力和温度的组合条件,得到具有规则晶形的KH2PO4单晶体。     

二次雾霾气溶胶颗粒的扫描电子显微学分析

北京地区的雾霾是全国,也是世界都在关注的问题.作者利用高分辨环境扫描电镜结合能谱仪,分析了雾霾气溶胶颗粒中的硫酸盐和硝酸盐等典型二次反应颗粒的形貌特征、化学成分、可能的物相及它们的混合态.结果表明:二次颗粒的尺寸为数纳米至数微米.它们呈多种形态,包括梭形、条状、球形、柱状、针状、片层状等.几种二次颗粒之间,以及二次颗粒与天然矿物尘及其它人为来源的飞灰和金属基颗粒等经常形成颗粒间粘附的混合颗粒团聚体.     

GaAs-AlGaAs外延结构中微区应力的电子背散射衍射分析

采用电子背散射衍射(EBSD)技术,以30～40nm的空间分辨率,显示GaAs-AlGaAs外延结构中的应力分布.将菊池花样质量IQ和Hough峰,以及晶格错配和局部转动等测量参数作为应力敏感参数,分析GaAs-AlGaAs周期外延层中的应变状态.通过对菊池花样进行快速傅立叶变换和强度计算识别微区应变区域.     

非导电材料的荷电衬度的探讨

在以电子束为基础的显微分析技术中，如SEM，EPMA及AES等，非导电样品在电子束辐照下产生的荷电效应会给观察和分析带来很大的困难，如造成图像畸变，严重时甚至无法成像，并给元素分析带来误差等。而另一方面，由于荷电现象与材料的微观结构缺陷以及材料的导电、介电、压电、导热等物理性能和机械应力密切相关，因此，在合适的成像条件下，荷电效应可以显示出材料的局域性能及微观结构特征。     

氧环境扫描电子显微分析:消除绝缘材料荷电效应的新方法

在环境扫描电镜(ESEM)中注入氧气,减少和消除绝缘样品表面在电子束辐照下产生的荷电效应.二次电子像的观察显示,在压力为130Pa～600Pa的ESEM中,氧气对Al2O3、Al(OH)3等氧化物、氢氧化物及生物样品的荷电补偿效果,优于常用的水蒸汽环境.通过吸收电流Ia的实时测试,评价了氧环境的荷电补偿效果.采用氧气减少表面荷电基于一个新的概念:在电子束的辐照下,电子受激解吸可造成表面氧亏损,使能带产生畸变,形成捕获电子的势阱.氧环境提供的氧离子可实现对氧空位的修复,从而消除了荷电效应.     

Mn1?2 Fe0?8 P0?74 Ge0?26化合物的微观形貌及性能研究

MnFePGe系列化合物是一种新型的室温磁制冷材料,它绿色环保,且主要原材料锰铁磷价格低廉,因而得到了广泛的关注。本文采用机械合金化和放电等离子烧结技术制备了Mn1?2 Fe0?8 P0?74 Ge0?26化合物,并通过SEM、X?射线能谱仪（ EDS）和DSC等手段对其微观形貌、杂相分布以及磁热性能进行了研究。结果表明：该化合物存在组成元素的不均匀分布,并且在晶界处析出Fe3 Mn4 Ge6和MnO杂相。通过对Mn1?2 Fe0?8 P0?74 Ge0?26化合物进行均匀化退火处理明显改善了其晶界偏析,磁热性能得到显著提高。