ICP刻蚀GaP表面形貌控制

不同角度的GaP表面形貌刻蚀主要依赖于刻蚀参数的调节以及光刻胶的形貌,但要得到能够重复的光刻胶形貌是很困难的.研究了如何通过调节感应耦合等离子（ICP）刻蚀仪器本身的参数,而不依赖于不定的光刻胶形貌来得到可重复的表面形貌.通过研究可知,射频功率与腔室压强是影响表面形貌的最重要的两个参数.射频功率越小刻蚀得到的角度越大,腔室压强越大刻蚀得到的角度也越大.通常BCl3等离子体被用来作为GaP的刻蚀气体,但为了维持所需的等离子浓度以及更大的操作压强,Ar被加入刻蚀气体中.     

刻蚀处理对钛表面形貌的影响

发展电化学刻蚀和化学刻蚀技术,对钛表面进行处理,并应用扫描电镜、X射线衍射方法对其表面进行表征,探讨电化学刻蚀钛表面形成微观结构的机理.结果表明,经刻蚀后钛表面形成了纳米级微观结构,提高了表面粗糙度,可增强生物材料涂层与钛基底的结合强度.     

脉冲激光作用Al2O3的表面形貌演变过程

激光表面加工是一种能够有效降低陶瓷材料表面粗糙度的方法,为了研究脉冲激光与陶瓷材料作用后表面形貌演变过程及激光工艺参数对表面粗糙度的影响,本文通过有限元法建立了瞬态二维轴对称数值模型,研究了单脉冲、多脉冲激光作用于氧化陶瓷表面形貌的演变过程及激光工艺参数对表面粗糙度的影响。结果表明：单脉冲激光对材料表面具有显著的平滑效果;多脉冲激光加工在脉冲2～3次时具有最好的平滑效果,继续增加脉冲数量,熔池内的表面轮廓开始向下凹陷,表面平滑效果减弱;采用不同工艺参数加工时,过大的频率、脉宽、激光功率都会导致材料表面粗糙度增加。当表面温度处于熔化温度与蒸发温度之间,熔池内流体以毛细力为主要驱动力,促使表面逐渐平滑;当表面温度超过蒸发温度时,熔池内流体受反冲压力挤压,促使表面粗糙。实验与模拟结果对比表明,该模型具有较高的准确性。     

脉冲紫外激光改性对聚碳酸酯表面润湿性能的影响

355nm脉冲(100kHz)紫外激光刻蚀改性的功率密度对聚碳酸酯(PC)材料表面润湿性能的影响存在规律性:当激光功率密度小于0.27×108W/cm2时,可得到亲水性的PC表面;当激光功率密度在1.15×108～10.19×108W/cm2之间时,可得到疏水性的表面。用扫描电镜技术(SEM)和X射线光电子能谱技术(XPS),详细探讨了紫外激光刻蚀改性对PC表面润湿性能的影响机理。当激光功率密度大于1.15×108W/cm2时,尽管改性后PC表面的含氧极性基团有所增加,但由于"V"字形沟槽结构的存在,使其表面仍然呈现疏水性。探讨了用Cassie模型解释在一定的激光功率密度刻蚀改性条件下,PC材料表面的水接触角和润湿性能变化的可行性。     

化学刻蚀法制备多孔硅的表面形貌研究

本工作首先采用化学刻蚀法制备出各种特征的多孔硅，然后通过扫描电镜技术，对多孔硅的表面形貌进行了表征，并分析了多孔硅表面微结构的形成过程。     

化学刻蚀法制备多孔硅的表面形貌研究

本工作首先采用化学刻蚀法制备出各种特征的多孔硅,然后通过扫描电镜（ＳＥＭ）技术,对多孔硅的表面形貌进行了表征,并分析了多孔硅表面微结构的形成过程     

氧化铁刻蚀金刚石表面形貌的表征及形成机理

为了系统研究不同温度下氧化铁刻蚀金刚石表面的形貌及形成机理,以人造金刚石为刻蚀材料,以氧化铁作为刻蚀剂,先将金刚石洗净,然后将金刚石与氧化铁以质量比为1∶5混合均匀、压实,用氮气作为保护气氛,在650～850℃下用氧化铁刻蚀金刚石单晶表面。再用扫描电子显微镜及其3D重建技术、热重分析、X射线衍射和拉曼光谱等方法对刻蚀后金刚石单晶不同晶面的表面形貌、表面粗糙度、物相组成和刻蚀机理进行了表征与分析。首次用3D重建技术对刻蚀后金刚石不同晶面的形貌进行了立体观测,用铜基结合剂金刚石试样的抗弯强度来评估刻蚀对金刚石与结合剂间结合力的影响。结果表明:氧化铁在不同温度下均能有效刻蚀金刚石单晶,且对不同晶面的刻蚀程度和形貌是各向异性的;当刻蚀温度为650℃时,氧化铁对金刚石单晶已有一定的刻蚀;随温度的升高,刻蚀加剧;在相同条件下,金刚石单晶的{100}面刻蚀程度比{111}面严重,{100}面表面粗糙度S_a从0.84μm升至3.73μm,{111}面表面粗糙度S_a从0.77μm升高至2.01μm。刻蚀后,金刚石单晶的不同晶面形貌由金刚石本身的原子排列决定,随着刻蚀温度从650℃升至850℃,金刚石{100}面刻蚀坑从四边形变为八边形,{111}面由轻微的点状变为三棱锥形凸起。氧化铁对金刚石单晶的刻蚀机理是金刚石的氧化过程。刻蚀后,铜基结合剂金刚石试样的抗弯强度有较大的提高。     

化学刻蚀法制备多孔硅的表面形貌研究

应用各种表面形貌分析方法如SEM、TEM、AFM等,通过对用化学刻蚀法形成的多孔硅进行表面形貌分析,发现由于横向腐蚀比较严重而使多孔硅层在达到一定深度后就会自动脱落。腐蚀中由于大量H2的析出,对硅晶体产生巨大的应力,这些应力使硅在比较脆弱的晶粒边界或缺陷处产生微裂纹,多孔硅就从这些地方开始和生长。     

Mo的表面脉冲激光氮化

激光脉冲辐照置于氮气中的Ｍｏ使表面形成含γ－Ｍｏ２Ｎ的氮化层，激光使Ｍｏ表面熔化导致液相氮化反应，用ＳＥＭ、ＸＲＤ和ＡＵＧＥＲ谱分析表征了氮化层，激光在表层相起的加热和激波效应还有使表层微观组织致密的作用。     

纳秒脉冲激光对水下靶材的掩模微细刻蚀加工

在激光的传输光路中加入掩模板,采用纳秒脉冲激光对水下靶材进行了掩模微细刻蚀加工,与飞秒激光微细加工相比可显著提高加工效率,加工精度由掩模保证.在所构建的试验系统中,分别在空气中、纯水中和盐溶液中进行了加工试验,在水流的作用下,激光辐照的多余热量被带走,加工边缘热影响区明显减小.同时,水下激光辐照还会在加工区域造成光学击穿,产生等离子体冲击波,在水层的约束限制作用下,加工表现出了明显的冲击波力学效应.通过这种热-力学的复合效应,使金属材料表面产生材料去除和变形的加工效果.最终在质量分数为15%的NaNO3的溶液中,利用热-力学效应和化学反应的复合作用,实现了线宽120μm左右、热影响区小、成形精度较好的微细刻蚀加工.     

Ti-O薄膜的溅射刻蚀微形貌表面对内皮细胞生长的影响

利用磁控溅射合成具有一定特性的Ti-O薄膜,并采用Ar离子溅射刻蚀该薄膜表面.运用原子力显微镜(AFM),X射线衍射(XRD)对刻蚀后的薄膜表面微观形貌、微结构进行表征.结果表明薄膜的结构未发生变化,表面的粗糙度减小.进一步的人脐静脉内皮细胞(HUVEC)种植实验表明表面粗糙度的变化对内皮细胞的贴附、生长与增殖有很大的影响.     

ZrO2陶瓷颗粒在激光作用下组织形貌演变规律

采用激光表面处理技术制备ZrO_2复合热障涂层可使陶瓷颗粒与金属之间实现冶金结合,增加结合强度,但由于陶瓷颗粒和金属热膨胀系数之间的差异,制备大面积复合热障涂层仍存在比较严重的开裂问题.为降低复合材料层的开裂倾向,更好地控制ZrO_2陶瓷颗粒的离散规律,本文针对激光熔注过程中陶瓷颗粒的熔化问题,采用高速摄像、扫描电子显微镜研究了氧化锆陶瓷颗粒进入熔池前后激光对其形貌与离散规律的影响规律.结果表明,在激光能量密度较低的情况下,激光直接作用于氧化锆陶瓷颗粒会导致单个ZrO_2陶瓷颗粒发生裂解现象;当激光能量密度高于2.5 J/mm~2时,ZrO_2陶瓷颗粒熔化严重并发生球化现象.在激光熔注过程中,由于受到激光和高温熔池的双重作用,氧化锆陶瓷颗粒内部晶粒长大,高能量大尺寸晶界促进了Ti熔体向ZrO_2陶瓷颗粒内部扩散.     

紫外激光对触摸屏产品中不可视区域刻蚀实验研究

采用紫外激光对触摸屏产品中不可视区域进行刻蚀分析,探究了紫外激光刻蚀原理,讨论了银浆薄膜激光刻蚀与传统印刷工艺异同点,并在此基础上完成一套紫外激光刻蚀系统方案的设计和建造。实验结果表明,选用波长为355nm的紫外激光器,当激光器功率为10W,重复频率100kHz,刻蚀速度为1500mm/s,刻蚀次数1次时,薄膜被完全刻蚀,最终获得功能良好的银浆线路。经测试后发现,所刻蚀后银浆线条平直而光滑,边缘热影响区域较小,最小刻蚀线宽可以达到10μm,基板未受到损伤;与传统印刷工艺相比较,简化了工艺步骤,产品良品率得到提升,是一种无排放的绿色环保先进的刻蚀工艺。     

刻蚀时间对碳纳米管形貌的影响

采用等离子体增强化学气相沉积技术,以C2H2、H2和N2为反应气体,制备出碳纳米管薄膜。利用扫描电镜(SEM)和拉曼光谱仪对其进行表征,研究刻蚀时间对碳纳米管形貌的影响。结果表明:催化剂刻蚀时间对碳纳米管薄膜的生长起着重要作用,刻蚀时间为10 min时可获得定向性好、密度适中、杂质缺陷少的碳纳米管。     

PBS/壳聚糖复合材料表面选择性激光刻蚀PBS的研究

为了改善聚丁二酸丁二醇酯poly-(butylene succinate)-壳聚糖复合材料的表面生物学性能,进行193nm激光刻蚀该复合材料的研究,以提高该复合材料的表面生物活性.采用表面轮廓仪、表面水接触角分析仪、扫描电镜、红外衰减全反射研究改性后材料表面的特性;并采用DNA分析的方法分析材料表面细胞的生物学特性.研究结果表明,复合材料表面与本体的激光刻蚀能量阈值分别为59mJ/cm2和125mJ/cm2.图像定量分析表明随着刻蚀次数的增加,表面壳聚糖累计面积从0.9mm2增加到4.5mm2,达到其本体复合的比例.表面水接触角随着刻蚀次数的增加从91度减少到28度.细胞学实验表明刻蚀后表面的壳聚糖促进了成骨细胞在复合材料表面的粘附及生长.用激光表面选择性刻蚀可以提高复合材料表面生物活性的成分从而改善其生物活性.     

脉冲激光诱导钛表面氮化的研究

介绍了在氮气气氛下,用脉冲激光照射钛表面实现钛的诱导氮化的实验结果.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱对氮化表面进行了结构表征和性能分析.X射线衍射(XRD)结果显示氮化层的主要成分是a-Ti相和δ-TiN相,同时含有少量的a-Ti(N)固溶体.随着激光平均功率的增加,氮化层中δ-TiN相和α-Ti(N)固溶体含量逐渐增加,相应的氮含量也逐渐增加.纳米硬度测试结果显示氮化层的纳米硬度和弹性模量较基材钛明显增加,2mN载荷下测得氮化层的纳米硬度和弹性模量分别在11.5～15GPa和200～250GPa之间.     

准分子激光加工表面微观形貌的分维表征研究

准分子激光加工表面的分形特征的研究未见有报道，文章论述了准分子激光加工的表面可以是分形表面，计算了准分子激光加工某些陶瓷表面轮廓的分维D，并把表面分维Ds与Da值和均方根σ值进行了对照，指出了它们之间的对应关系由它们各自的定义所决定。     

多脉冲飞秒激光精修面齿轮的烧蚀形貌研究

针对材质为18Cr2Ni4WA的面齿轮,采用飞秒脉冲激光烧蚀来提高其表面质量。建立电子-自旋-晶格三温复耦合模型,预测分析面齿轮材料电子、自旋和晶格单脉冲能量效应下的温度变化过程;结合多脉冲能量累积效应,进行面齿轮材料在激光能量密度为1.035~5.252 J/cm2下烧蚀凹坑直径和深度演变规律的预测与实验分析。研究结果表明：脉冲数的增加并不会持续增大面齿轮表面的平衡温度,基本在30个脉冲时就保持不变;能量密度的增加会使烧蚀凹坑直径和深度持续变大,但变大的速率会持续降低;烧蚀凹坑形貌在能量密度为2.467 J/cm2时最好;过大的扫描道间距会使被加工表面粗糙度值增加,扫描道间距为25 μm时粗糙度值最低为0.185 μm。     

脉冲频率对锆薄膜表面形貌和结构的影响

用脉冲激光气相沉积法在金属钼基底上制备锆薄膜,并用SEM,AFM,XRD等手段分析薄膜表面形貌和晶体结构,研究了脉冲激光频率对薄膜表面形貌和晶体结构的影响。结果表明:随着激光脉冲频率的提高锆薄膜表面液滴数目增加,液滴尺寸增大,薄膜的沉积速率显著降低。薄膜表面的平均纳米颗粒尺寸,随着频率的提高呈现先增大后减小的规律。从XRD数据发现,较高的脉冲频率极大地促进了薄膜的结晶性生长;但是,频率变化对Zr薄膜晶体结构、晶面择优生长的影响并不明显,薄膜呈现典型的hcp结构且不随频率的变化改变。     

纳秒紫外激光制备聚二甲基硅氧烷超疏水表面

利用纳秒紫外激光对聚二甲基硅氧烷进行表面加工,研究了激光功率密度、光斑重叠率和线距等工艺参数对改性后聚二甲基硅氧烷表面接触角的影响。结果表明,增大激光功率密度、光斑重叠率或减小线距,均会使聚二甲基硅氧烷表面接触角呈上升趋势,并且都是先缓慢到急剧的一个变化过程。当激光功率密度达到1.56×106W/cm2,光斑重叠率为75%,线距为120μm时,表面水接触角达到最高154°。通过傅里叶变换红外光谱测试发现激光作用未改变材料化学组分,但通过扫描电镜的表征发现聚二甲基硅氧烷表面形成微纳嵌套结构。基于Cassie-Baxter模型,分析了激光形成的微纳嵌套结构对聚二甲基硅氧烷表面接触角的影响规律。