不同混合比例HfO2-SiO2混合薄膜性能研究

采用电子束双源共蒸发技术在熔融二氧化硅衬底上制备了不同混合比例的HfO₂-SiO₂混合薄膜。采用X射线衍射仪（XRD）、纳米压痕仪、X射线光电子能谱（XPS）和飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）对不同混合比例的HfO₂-SiO₂混合薄膜的密度、硬度、结合能、化学组成和结晶状态进行了研究。结果表明：当SiO₂的原子数分数为13%时,HfO₂-SiO₂混合薄膜的硬度和密度在7个样品中是最高的,此时混合薄膜仅是HfO₂与SiO₂的物理混合;当SiO₂的原子数分数超过13%时,硬度和密度随SiO₂含量的增加而下降,此时混合薄膜中存在物理混合,并形成了HfSiO₄化合物。少量SiO₂掺杂并未显著提高样品的结晶温度,但随着SiO₂含量的增加,结晶温度逐渐升高。     

1064nm激光预处理对HfO2/SiO2反射膜损伤形态转化影响研究

实验研究了不同激光预处理参数对于纳秒激光多脉冲作用下HfO2/SiO2反射膜损伤形态转化的影响。通过对比两类损伤扩张性和对薄膜功能性破坏机制,提出激光预处理技术的重要意义在于抑制损伤形态转化过程。通过薄膜损伤形态分析揭示了激光预处理作用机制为节瘤缺陷的去除和亚表面吸收前驱体的形成两方面的综合作用。实验结果表明：预处理后薄膜损伤形态转化特征曲线向更高通量和更多发次方向平移。针对现有工艺下的薄膜,采用高通量、两台阶的预处理参数组合能够获得兼顾效率的最佳收益,其零几率损伤形态转化阈值最高可以提升140%。     

微桥结构镍膜的弹性模量和残余应力研究

采用MEMS(MicroelectromechanicalSystems)技术研制了宽度在微米尺度的镍(Ni)膜微桥结构试样。采用纳米压痕仪(Nanoindenter)XP系统的楔形压头测量了微桥载荷与位移的关系,并结合微桥力学理论模型得到了Ni膜的弹性模量及残余应力,分别为190GPa和87MPa。与采用纳米压痕仪直接测得的带有硅(Si)基底的Ni膜弹性模量(186.8±7.5)GPa相符合。     

1064nm激光多脉冲下HfO2/SiO2高反膜损伤规律

利用小口径元件损伤测试平台对HfO2/SiO2高反膜的1 064 nm激光多脉冲损伤规律进行了研究。研究结果表明:多脉冲作用下HfO2/SiO2高反膜损伤在形态上主要分为色斑和层裂两类,在一定条件的多发次脉冲作用下,色斑损伤存在向层裂损伤转换的趋势;层裂损伤尺寸随脉冲发次呈指数递增后趋于极大值的变化规律,且终态尺寸与辐照激光能量密度呈近似线性关系;色斑S-on-1损伤阈值与脉冲发次关系不明显,而层裂S-on-1损伤阈值随脉冲发次增加呈指数衰减后趋于极小值的变化规律。采用衰减公式拟合手段,对元件抗损伤能力退化规律进行了初步的定量分析。     

SiO2/CeO2混合磨料对硅CMP效果影响

以获得高去除速率和低表面粗糙度为目标,建立了基于纳米氧化铈-硅溶胶复配混合磨料新模式。采用小粒径、低分散度的30 nm氧化铈-硅溶胶复配混合作为磨料,利用氧化铈对硅片表面化学反应产物硅酸胺盐的强络合作用,加快了硅衬底表面化学反应进程。分析了复合磨料抛光的机理,通过Aglient 5600LS原子力显微镜,测试了抛光前后的厚度及抛光后的硅片表面微粗糙度。实验结果表明,复合磨料抛光后硅片表面在10μm×10μm范围内粗糙度方均根值0.361 nm,表面微粗糙度降低16%以上,去除率为1 680 nm/min,硅CMP速率提高8%以上,实现了高去除速率、低表面粗糙度的硅单晶抛光。     

脉冲激光沉积TiN/AlN多层膜的微结构与力学性能

采用脉冲激光沉积(LPA)法,在单晶Si表面制备了调制周期为50nm的不同调制比的TiN/AlN多层膜,并研究了调制比对多层膜微结构和力学性能的影响。扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)显示,薄膜的调制比在1～4之间。并且小调制比下薄膜表面的岛密度小,岛面积过大,分布不均匀,相邻岛之间的起伏较大。X射线衍射(XRD)结果表明,小调制比下,AlN相为明显的(002)择优取向,TiN相主要以(200)、(220)形式存在;调制比增大后,AlN相的择优取向减弱,同时伴随着薄膜晶粒的细化及硬度增强,这一研究结果说明,调制比对多层膜的性质有一定的影响,大调制比会导致Al元素在界面处聚集,并与TiN进行合金化后的形成TiAlN结构,进而对薄膜的硬度产生影响。     

STI CMP中SiO2/CeO2混合磨料对SiO2介质层CMP性能的影响

为了在浅沟槽隔离(STI)化学机械平坦化(CMP)过程中提高对SiO₂介质层去除速率的同时保持晶圆表面一致性,研究了SiO₂/CeO₂混合磨料的协同作用以及对SiO₂介质层去除速率及一致性的影响。结果显示,相比于单一磨料,采用混合磨料能够兼顾介质去除速率和一致性。采用质量分数10%SiO₂(粒径为80 nm)与质量分数0.7%CeO₂磨料混合抛光后,对介质层的去除速率达到347 nm/min,片内非均匀性(WIWNU)为9.38%。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察颗粒状态发现,晶圆表面吸附大量的SiO₂颗粒会阻碍CeO₂磨料与晶圆表面接触,从而降低对晶圆中心的去除速率,使化学作用更均匀。通过将小粒径SiO₂磨料(40 nm)与CeO₂磨料混合,使介质层去除速率进一步提升至374 nm/min, WIWNU降低到8.83%,用原子力显微镜(AFM)表征抛光后晶圆...     

Si3N4/WS2/Al2O3三明治型纳米激光器结构参数优化

高性能的片上纳米激光器对通信、传感以及量子等领域的发展有着至关重要的意义。纳米激光器中高的光学限制因子可以保证更大的模式增益,实现更低的激光器阈值。首先阐明了借助物理气相沉积和原子层沉积制备Si₃N₄/WS₂/Al₂O₃三明治型纳米激光器阵列的工艺流程;构建了该纳米激光器的仿真模型,在仿真模型中对实际结构进行了简化并分析了Al₂O₃覆盖层厚度T、Si₃N₄微盘直径D和厚度H对光学限制因子的影响。光学限制因子随着Al₂O₃覆盖层T以及Si₃N₄微盘直径D的增加有先增加后减小的趋势,Si₃N₄微盘厚度H的减小也可以显著增加激光器的光学限制因子;最后展示了器件的荧光以及扫描电子显微镜的表征结果。该工作为集成光学芯片中可规模制备的高性能纳米激光器打下了良好基础。     

淀积参数对PECVD氮化硅薄膜力学特性的影响

等离子增强化学气相淀积(PECVD)法制备的氮化硅薄膜具有沉积温度低、生长速率高和残余应力可调节等特点,研究其力学特性对研制MEMS器件和系统具有重要意义。采用HQ-2型PECVD淀积台,在沉积温度为350℃,NH3流量为30cm3/min的条件下,通过改变氩气稀释至5%的SiH4流量和射频功率大小,制备了具有压应力、微应力和张应力的多种氮化硅薄膜样品。采用纳米压痕仪Nanoidenter-G200对淀积薄膜的杨氏模量和硬度进行测试,结果表明,在较小的SiH4流量和较高的射频功率条件下,淀积的氮化硅薄膜具有更高的杨氏模量和硬度。     

Cu/Ta/SiO_2/Si多层结构的纳米压痕研究

利用磁控溅射方法在Si衬底上沉积钽层以及铜层,并利用纳米压痕技术对Cu/Ta/SiO_2/Si多层膜结构进行了硬度和弹性模量的表征,研究发现多层膜结构的硬度随着薄膜厚度的增加而降低,然而弹性模量与膜厚之间并没有这样的关系。利用聚焦离子束（FIB）工艺将纳米压痕区域剖开,并通过透射电子显微镜（TEM）表征发现在纳米压痕过后,钽以及二氧化硅界面有了明显的分层现象,这一点表明层与层之间较弱的键合在相对大的负荷下遭到了破坏。     

Determination of HgCdTe elasto-plastic properties using nanoindentation

Depth sensing indentation has been used to investigate the elasto-plastic behavior of Hg_0.7Cd_0.3Te prepared by molecular beam epitaxy, liquid phase epitaxy, as well as of bulk Hg_0.7Cd_0.3Te prepared by the modified Bridgman method. It was found that Hg_0.7Cd_0.3Te was characterized by a modulus of elasticity of E _avg ∼ 50 GPa and hardness of H _avg ∼ 0.66 GPa, independent of growth technology. The measured hardness was observed to increase with decreasing size of indentation owing to the nucleation of dislocations within the plastic zone. The elasto-plastic response of the samples to nanoindentation was observed to be purely elastic at low indentation depths and developed into ∼10% elastic and ∼90% plastic response, with an increase in penetration contact depth to above 100 nm exhibiting significant amounts of creep. The transition from purely elastic to elasto-plastic behavior has been observed to be marked by discontinuities, or “pop-in” events in the indenter load-penetration curves, with the indentation zone maximum sheer stress varying with HgCdTe growth method in the range 1.1–1.8 GPa. This onset and subsequent flow of plasticity is postulated to be associated with the spontaneous nucleation and propagation of dislocations.     

建筑结构的杨氏模量的声学测量方法

文中采用塑料锤敲击建筑构件，激发固体声波，进行纵向声波波速的现场测量，由此确定已完工的建筑构件的杨氏模量。该实验方法可以在不损建筑结构和表面装饰的情况下，进行现场实测，而且具有精度高、简便的特点。     

原子力显微术应用于生物纳米结构表征与测量的研究进展

对目前基于原子力显微术(AFM)研究纳米生物结构的发展作了简要地概述,特别注意到AFM对生物纳米结构的表征与测量具有重要的意义。本文介绍了纳米生物结构形貌的AFM表征、粘弹性的AFM测量以及生物分子力的AFM测量三个方面,充分显示出了AFM应用于生物领域中研究与发展的显著优势和潜力。     

自动测量杨氏弹性模量的研究

介绍用线阵CCD光电传感器为接收器,能自动测量和实时显示的杨氏弹性模量自动测量系统,分析了系统的测量误差。     

一种基于CCD图像传感器的杨氏弹性模量测量方法

测量杨氏弹性模量是大学物理实验的一个重要实验,也是材料力学中衡量固体材料抗形变能力的重要物理量,还是选定机械构件材料的依据之一和工程技术中常用的参数.杨氏弹性模量通常用镜尺法进行测量,此方法的系统误差较大,根据近千份实验报告统计,其相对误差达5%。本文介绍一种新的杨氏弹性模量测量方法。该方法利用激光束照射光杠杆镜面,用高灵敏度的线型固态CCD图像传感器自动接受激光光束偏转方位来取代传统的依靠人眼从望远镜读数中获取数据的方法,实现了过程自动化,从而消除了测量过程中所产生的人为因素的影响。该方法实验测量杨氏弹性模量的相对误差为0.88%,大大提高了测量精度。这一技术可直接运用于有关材料的杨氏模量测量,并将传统的物理实验改进成了一个有意义的集设计、研究、综合于一体的实验。     

激光全息法测钢板的杨氏模量

论述了激光全息法测钢板杨氏模量的原理;介绍了激光全息法测钢板杨氏模量的方法;对激光全息法测物体杨氏模量和其它方法测物体杨氏模量进行了对比分析和讨论.     

纳米压痕技术控制电迁移现象中铝原子积聚位置研究

在利用电迁移现象制备铝纳米线的过程中,铝纳米线的生长位置取决于铝原子的积聚位置。为实现铝原子积聚位置控制,基于纳米压痕技术改变试样中铝膜的横截面结构,制备了铝膜试样。通过输入并调节直流电大小使铝膜内产生电迁移现象。试验结果表明,纳米压痕技术可有效提高局部区域的电流密度,显著增强铝原子的电迁移强度,并在压痕区域出现铝原子积聚现象。