基于聚焦离子束注入的微纳加工技术研究

提出了聚焦离子束注入（focused ion beam implantation,FIBI）和聚焦离子束XeF2气体辅助刻蚀（gas assisted etching,GAE）相结合的微纳加工技术。通过扫描电镜观察FIBI横截面研究了聚焦离子束加工参数与离子注入深度的关系。当镓离子剂量大于1.4×1017ion/cm2时,聚焦离子束注入层中观察到均匀分布、直径10～15nm的纳米颗粒层。以此作为XeF2气体反应的掩膜,利用聚焦离子束XeF2气体辅助刻蚀（FIB-GAE）技术实现了多种微纳米级结构和器件加工,如纳米光栅、纳米电极和微正弦结构等。结果表明该方法灵活高效,很有发展前途。     

聚焦离子束组合装置及应用

聚焦离子束技术是一种集形貌观测、定位制样、成分分析、薄膜淀积和无掩膜刻蚀各过程于一身的新型微纳加工技术。对电子离子双束纳米工作站,聚焦离子束、扫描电镜和Ar离子束构成的“三束”显微镜系统的原理和应用作了详细介绍,同时也对聚焦离子束-分子束外延组合装置、聚焦离子束与二次离子质谱仪(SIMS)的组合装置以及单轴聚焦离子/电子束(FIEB)装置作了简单介绍。     

聚焦离子束装置中的图形发生器

聚焦离子束技术(FIB)是一种集形貌观测、定位制样、成份分析、薄膜淀积和无掩模刻蚀各过程于一身的新型微纳加工技术。几十年来,随着关键技术的不断突破和完善,达到了前所未有的发展,所突破的关键技术之一就是图形发生器的使用。     

聚焦离子束装置中的工件台及控制系统

聚焦离子束技术(FIB)是一种集形貌观测、定位制样、成份分析、薄膜淀积和无掩模刻蚀各过程于一身的新型微纳加工技术。几十年来,随着关键技术的不断突破和完善,得到了前所未有的发展,所突破的关键技术之一就是精密工件台的使用。     

聚焦离子束曝光技术

聚焦离子束技术是一种集形貌观测、定位制样、成份分析、薄膜淀积和无掩模刻蚀各过程 于一身的新型微纳加工技术。它大大提高了微电子工业上材料、工艺、器件分析及修补的精度和速 度,目前已经成为微电子技术领域必不可少的关键技术之一。对聚焦离子束曝光技术作了介绍。     

聚焦离子束刻蚀性能的研究

对聚焦离子束（FIB）的基本刻蚀性能进行了实验和研究．通过扫描电镜对FIB刻蚀坑的观测,给出了在不同材料上（硅、铝和二氧化硅）FIB的刻蚀速率及刻蚀坑的形貌同离子束流大小的关系．由于不同材料的原子结合能、原子量及晶体结构等因素对离子束溅射产额的影响,从而影响着离子束的刻蚀速率;随着离子束流的增大,刻蚀速率并非线性增加,且刻蚀坑的形貌越来越不均匀,对此也作了系统的分析和探讨．     

低温纳米压印技术制备微纳图案的研究

纳米压印需要将聚合物加热到它的玻璃化温度以上,然后用印章压印使其复制印章图案.采用低玻璃化温度的SU-82000.1和Hybrane胶体转移图案,能够在低温、甚至室温下实现微纳图案的转移.采用的印章制备方法是聚焦离子束(FIB)直接在衬底上制备图案,从而避免了传统工艺中效率较慢的电子束加工和取消了反应离子刻蚀步骤;并且采用FIB方法可同时在衬底上制备微米、纳米尺度的图案.实验结果表明用FIB方法可以得到比较均匀致密的微纳米图案印章,经过低温纳米压印后可成功地实现微纳图案的复制.     

聚焦离子束加工中的缺陷及成因

聚焦离子束技术作为一种直接加工微纳米结构的工具,在很多领域有着重要的应用。但在实际应用中,它并不能总是如人所愿,加工出的结构有时会产生缺陷。如在切割截面时会形成倾斜侧壁、窗帘结构;在刻蚀平面结构时形成非均匀的底面;在利用气体注入系统诱导沉积生长结构后残留污染物等。本文将剖析聚焦离子束加工中这些常见缺陷产生的根源,探讨减轻或消除这些缺陷的方法。     

聚焦离子束工作原理及刻蚀性能研究

综述了聚焦离子束系统的结构和基本原理,介绍了国产化聚焦离子束系统的结构与特点。基于国产化聚焦离子束系统进行了硅材料刻蚀实验,研究了硅材料刻蚀速率与离子束流大小的关系,建立了刻蚀速率与束流大小的关系方程,进行了硅悬梁微结构刻蚀加工。结果表明,国产聚焦离子束系统可满足硅微悬梁结构加工的应用需要。     

聚焦离子束装置中的图像采集与加工控制

本文介绍了聚焦离子束（FIB）装置中图像采集及在微细加工及微区分析中的图形定位、控制，详细介绍了国产微通道板（MCP）在图像显示中的特点、作用及其应用经验和效果，介绍了计算机支持下的图形加工控制与显示系统。     

用于高效太阳电池的硅基微纳结构及制备

介绍了用于高效太阳电池的几种硅基微纳结构的最新研究进展,重点介绍了几种硅基微纳结构的制备方法,如阳极腐蚀制备多孔硅、各向异性制绒以及气液固(VLS)生长纳米线等,并对各种方法的特点作了分析比较,指出了各种方法存在的问题。最后对今后研究的方向做了展望,由于太阳电池在性能提高以及产业应用方面的需求,未来用于高效太阳电池的硅基微纳结构仍是研究的热点之一。进一步提升其对太阳电池效率的优化能力将是研究的重要关注点,而其制备技术也将向着低成本、大规模及可控制的方向发展。     

Dual-beam focused ion beam (FIB): A prototyping tool for micro and nanofabrication

Focused ion beam (FIB) is a powerful and versatile tool for the maskless fabrication of structures and devices in the micro and nanometre scales. This can be performed by the milling and deposition capabilities of a focused ion beam, the latter being achieved by the ion beam-assisted decomposition of a metalorganic gas precursor of the specific material that has to be deposited. The combination of the FIB and a SEM in the same machine, giving rise to the so-called dual-beam or cross-beam machines, further expands the capabilities of the technique by the possibility of performing electron-beam assisted deposition and inspection, which is less harmful than using the ion beam. In this work three examples of the various capabilities of dual-beam systems for the fabrication of prototypes of different types of devices will be presented. The devices fabricated are a microinductor made in copper, the fine trimming of silicon mechanical resonators and the fabrication of nanocontacts to nanowires for the extraction of electrical parameters and for the fabrication of gas sensors from them.     

纳米岛光刻技术及其应用

介绍了一种基于微加工技术的新方法——纳米岛光刻技术。利用该技术制造出几十纳米到微米尺度的岛结构，然后利用剥离、刻蚀等微加工技术，将该岛转化成纳米孔、纳米岛、纳米井等结构。该技术的特点是能够制造出具有各种密度的纳米结构(最高覆盖率可达50％以上)，且开发成本低，工艺性能优越，是一种有效制造纳米岛结构的专业方法。     

3D Free‐Form Patterning of Silicon by Ion Implantation,Silicon Deposition,and Selective Silicon Etching

A method for additive layer‐by‐layer fabrication of arbitrarily shaped 3D silicon micro‐ and nanostructures is reported. The fabrication is based on alternating steps of chemical vapor deposition of silicon and local implantation of gallium ions by focused ion beam (FIB) writing. In a final step, the defined 3D structures are formed by etching the silicon in potassium hydroxide (KOH), in which the local ion implantation provides the etching selectivity. The method is demonstrated by fabricating 3D structures made of two and three silicon layers, including suspended beams that are 40 nm thick, 500 nm wide, and 4 μm long, and patterned lines that are 33 nm wide.     

单晶硅各向异性湿法刻蚀的研究进展

单晶硅各向异性湿法刻蚀是制作硅基微电子机械系统(MEMS)器件的重要步骤之一,由于具有刻蚀均匀性好、批量大、成本低的优点而深受关注。首先回顾了单晶硅各向异性湿法刻蚀的刻蚀机理,比较了三种常用各向异性刻蚀液的刻蚀性质,讨论了刻蚀形状的控制技术。然后着重介绍了表面活性剂修饰的单晶硅各向异性湿法刻蚀速率和刻蚀表面光滑度等特性,以及面向MEMS应用的基于该刻蚀技术的各种微纳新结构;分析了表面活性剂分子在刻蚀过程中的作用,强调了表面活性剂分子在单晶硅表面的吸附性对改变刻蚀表面的物理性质的重要性。最后在此基础上,归纳了单晶硅各向异性湿法刻蚀的发展情况,探讨了其未来的发展方向。     

聚焦离子束系统原理、应用及进展

聚焦离子束纳米加工系统,具有传统加工工具无可比拟的优势而逐渐成为新一代微纳分析、加工的工具在微纳米加工、操纵以及器件的研制等方面具有重要应用.本文介绍了聚焦离子束系统的内部结构和工作原理,探讨了该系统的扩展功能、应用及发展前景.     

Micro and nano structures of carbonised polymer through pyrolytic transformation from polymer structures

Micro and nano structures of carbonised polymers resulting from the pyrolytic transformation of polymer structures are presented. Polymers have become increasingly popular as materials for micro/nano electromechanical systems (MEMS/NEMS), especially for chemical or biological application. Focus is on the transformation of polymer structures into carbonised structures using a pyrolysis process. Combination of this pyrolysis process with conventional MEMS/NEMS fabrication technology could provide various fine structures of carbonised polymer. Carbonised polymers have advantages over conventional carbon materials, with respect to compatibility with MEMS, because they can be transformed directly from a polymer structure. Three-dimensional micro and nano free-standing structures of carbonised polymer as typical MEMS/NEMS structures are reported. Micro molding process is used to demonstrate a unique polymer structure to be pyrolysed. Furthermore, EB lithography technology is employed for the patterning of polymers in addition to UV photolithography which is used by previous researches. A 100 nm wide bridge structure is designed as nano structures. In addition, the presented structures of carbonised polymer are expected to be applied to micro and nano functional devices such as electrochemical sensors by making the best use of their carbon-like features