基于扫描电镜原位高温疲劳测试方法研究

本文基于自主研发的扫描电子显微镜原位高温拉伸平台,测试样品高温疲劳性能.通过控制恒定应力加载,设计拉-拉疲劳实验,实时观察到纳米尺度疲劳微裂纹萌生扩展过程的微观结构演变过程,得到了高分辨、高放大倍数的实时序列SEM图像,成功实现1000℃高温原位疲劳测试,对于研究纳米尺寸结构材料的高温疲劳失效微观机制有重要意义.     

材料变形过程中的原位电子背散射衍射(in-situ EBSD)分析

本文介绍一套既具备电子背散射衍射（EBSD）,又具备应力加载功能的分析测试方法,简称原位EBSD。采用该系统能实现对拉伸、压缩、弯曲及剪切变形过程中材料的微观组织演变进行原位跟踪观察;可以分析材料在变形过程中的组织演变过程,获得组织演变的连续性信息,从而对研究材料变形过程中的机理及物理本质提供有力的实验依据。本文还以原位压缩过程中纯镁的微观组织演变的测试与分析为例,说明原位EBSD系统使用方法。     

基于FIB-SEM双束系统的纳尺度真空间隙电学特性原位实验装置

纳米尺度真空电气击穿与绝缘特性研究是高电压与绝缘技术领域的前沿课题.一方面,随着微纳尺度加工技术的不断发展,电气部件和电子器件的特征物理尺寸已经逐步降低到微米、纳米甚至是分子原子尺度,并且在军事和民用领域得到越来越广泛的应用;另一方面,传统的放电击穿理论和绝缘性能评价方法无法用来解释和预估微纳尺度的放电特性和绝缘水平.因此,本文基于聚焦离子束和扫描电子显微镜(FIB-SEM)双束系统,借助纳米压电位移技术和微弱电流测量技术,建立了纳尺度真空间隙电学特性的原位研究系统.该系统不仅能够进行微纳尺度(曲率半径为15 nm~10μm)金属电极的原位加工,材料组成成分的定量分析,而且可以实现纳尺度真空间隙(>20 nm)的放电特性研究,为纳尺度击穿规律和绝缘特性的实验研究提供了有力的支撑.     

MEMS薄膜材料参数在线测试方法与技术

给出了一种MEMS薄膜材料参数的在线测试技术与方法.这种技术包括微测试结构图形、测试硬件设备和测试分析软件.它能够快速测试MEMS薄膜的主要性能参数,并且测试设备和测试方法都与集成电路测试方案兼容,即所有材料参数的测试与提取都通过电学激励与电学测量来实现.文中首先给出了测试技术与方法的工作原理,然后对用标准表面微机械加工工艺制作的多晶硅薄膜进行了测试,实验结果表明该测试技术与方法的测试效率高、成本低,具有一定的工业应用价值.     

MEMS薄膜材料参数在线测试方法与技术

给出了一种MEMS薄膜材料参数的在线测试技术与方法.这种技术包括微测试结构图形、测试硬件设备和测试分析软件.它能够快速测试MEMS薄膜的主要性能参数,并且测试设备和测试方法都与集成电路测试方案兼容,即所有材料参数的测试与提取都通过电学激励与电学测量来实现.文中首先给出了测试技术与方法的工作原理,然后对用标准表面微机械加工工艺制作的多晶硅薄膜进行了测试,实验结果表明该测试技术与方法的测试效率高、成本低,具有一定的工业应用价值.     

高性能导电薄膜的制备

采用磁控溅射法在玻璃基底上制备了Cr-Cu-Al-Cr薄膜,用焊接法测试薄膜附着性能,用X射线衍射仪、原子力显微镜和台阶仪对薄膜进行表征,研究溅射过程中以及在高温大气环境下薄膜的防氧化方法,分析薄膜晶粒大小与电性能关系,制备出性能较好的导电膜。     

基于碳纳米管的微纳机电器件应用研究

综述了近年来碳纳米管在微纳传感器、纳米发电机、纳米执行器、纳米电子器件、纳米收音机与薄膜扬声器等方面取得的瞩目成果及典型应用,介绍了基于碳纳米管的微纳机电器件的制造工艺、器件性能及其研究进展,指出了碳纳米管基微纳机电器件在多元化发展、工艺多样化、材料复合化、产业化工程等方面的发展趋势。     

膜厚对泡沫镍负载TiO2纳米薄膜附着度和光电响应的影响

采用溶胶-凝胶法与高温水热法相结合的复合方法制备了以泡沫镍为基底的不同膜层厚度的TiO2纳米薄膜光电极,并用场发射扫描电子显微镜（SEM）与电化学工作站对样品进行了表面形貌表征与光电性能测试。结果表明,膜层厚度为10层的TiO2纳米薄膜光电极的材料附着度最高,且具有最强的光电响应。研究结果为进一步优化泡沫镍负载TiO2纳米薄膜光电极的制备提供了有益参考。     

薄膜材料杨氏模量测量方法的研究进展

基于国内外薄膜材料杨氏模量测试的最新研究进展,系统地综述了近年来薄膜材料杨氏模量的测量方法,包括共振法、纳米压痕法、动态膨胀法以及视觉图像跟踪系统与微拉伸复合法等,并对这些测试方法的基本原理、研究现状及存在的问题做了简要介绍。在这些方法中纳米压痕法和共振法是相对准确而且普及的测量方法。当薄膜厚度减小到纳米量级时,纳米压痕法将达到测试的极限。共振法对于器件的加工工艺有一定的依赖,但辅以其他相关纠正技术将来有望成为测试纳米级薄膜杨氏模量的标准方法。     

光电器件薄膜附着力评价方法的研究进展

薄膜与衬底的结合性能一直备受关注.在各种情况下,薄膜的性能都依赖于其与衬底的附着力大小.为了提高附着强度,需要深刻理解附着力的机理和开发合适的附着力测试技术.从基准附着力、热力学附着能和实际附着力三个不同角度提供了附着力评价途径.作为广泛使用的附着力粘接测试技术,拉脱法和压带剥落法等方法在大量样品测试方面具有独特优势,...     

先进微纳加工与测试平台超净化实验室环境系统设计综述

西湖大学先进微纳加工与测试平台(以下简称“微纳平台”)依托工学院筹建,是西湖大学六个校级科研平台之一,秉承“顶尖、科学、经济”的理念,旨在打造由顶尖实验设备和优秀技术人才组建而成的先进微纳器件加工和微纳结构表征的大型仪器共享服务平台。简述了微纳平台超净化实验室系统工艺设计原则、理念、内容和方案,为后期西湖大学云谷校区的平台建设以及其他高校科研院所的微纳平台建设提供了相关参照。     

微光纤耦合器制作及振动传感特性研究

分析了微光纤耦合器的基本光学特性,利用微纳光纤拉制平台,在线监测制作出具有良好光学性能的微光纤耦合器,对微光纤耦合器的振动信号响应特性进行分析与实验研究,并进行了行人走动引起的振动信号的响应测试,实验结果表明微光纤耦合器对外界振动具有高灵敏度的传感性能,在区域点警戒方面具有一定的应用价值。     

薄膜与基体间的附着力测试

薄膜是一种特殊形态的材料,在微电子等领域得到了广泛的应用.薄膜与基体间的附着性能在很大程度上决定了薄膜应用的可能性和可靠性,但是,迄今为止对薄膜与基体间界面的了解还不够深入,也没有一种通用的测量技术.阐述了薄膜与基体间的附着机理和增加附着力的途径,介绍了胶粘法、划痕法等各种比较常用的附着力测试方法.     

太赫兹扫描成像在高通量测量铜合金薄膜电导中的应用（特邀）

高通量制备与表征对将材料基因组方法应用于先进材料研发制造实践起着关键作用。针对基于材料基因工程的高通量实验技术应用,采用透射式太赫兹扫描成像方法,对样品密度为144个/片的铜合金薄膜材料芯片进行了高通量电导的快速、微区检测。基于Tinkham薄膜透射方程及Fresnel公式的太赫兹光谱成像表征技术,对不同组分含量铜合金薄膜的太赫兹测量结果与四探针测量数据比较,具有一致的趋势。通过太赫兹成像可以进行同一基底上 144个高通量组合铜合金样品点电导的半定量比较。对代表性样品点的电导变化趋势与合金组分含量变化趋势,以及微观组织形貌进行分析比较得到相关对应关系,显示出太赫兹检测方法用于微区高通量金属薄膜电导表征方面的巨大潜力,显著提升研发效率。     

微纳结构功能性雕塑薄膜

微纳结构雕塑薄膜是在低温环境下采用倾斜角沉积技术再辅以基片的运动而制备得的各向异性功能性薄膜.由于沉积过程中的自阴影效应使得雕塑薄膜中存在很多孔洞,而且微观结构复杂多样,从而表现出很多新颖的光学特性,因此可作为微纳光电子器件实现工业应用.     

一种基于氮化硼纳米管的微纳流控芯片北大核心

由于纳米尺度流道加工过程中存在工艺复杂、效率低等缺点,限制了微纳流控芯片在纳米尺度下流体特性研究领域的应用。针对此问题,提出利用氮化硼纳米管作为纳流道集成到微纳流控芯片中的方法,并对芯片的离子输运性能进行测试。在微纳流控芯片制作过程中,结合SU-8厚胶光刻工艺与PDMS键合技术,使附着在Si/SiO_2基底上的氮化硼纳米管连接两个储液槽。实验结果表明,本方法加工出的芯片微流道深度为(15±0.3)μm,纳流道长度为28.12μm,直径为148 nm。此外,浓度高于100 mmol/L的KCl溶液注入芯片后,在氮化硼纳米管内达到离子平衡至少需要3 h,离子电导与浓度之间存在G_(ionic)~c~(0.43)的非线性关系。     

微纳薄膜器件的电阻率精确测量方法

微纳级别的铝薄膜因宽度和厚度尺寸缩小其试件尺寸接近电极的最小间距、电极间的位置误差等因素的影响,导致电阻率四电极法在测量过程中产生较大的误差。通过对微纳级的导电薄膜的四电极测量法进行数学建模分析,建立了新的四电极测量法数学计算模型,提供精确的电阻率修正系数,并利用基于原子力显微镜的四电极电阻率测量技术精确测量了厚度为400 nm、宽度为30μm的铝薄膜的电阻率,且取不同的作用力重复实验。实验结果证明,基于修正后数学模型的微四电极技术对微纳级别薄膜的电阻率测量方面的准确性和稳定性。     

应用纳米压痕法测试类金刚石薄膜力学性能的研究

介绍一种被称为材料机械性质微探针的新型纳米压痕仪，藉助于加荷-卸荷过程中压痕对负荷和压入深度，即压头位移的敏感关系，测试材料的硬度及弹性模量等力学性质。纳米和纳牛顿量级的压头位移与作用力，使得测试始终在大多数材料，特别是薄膜材料的弹性限度内，克服了维氏法、努氏法等传统方法引起压痕边缘模糊或者碎裂的缺点，保证了测试的正确性、可靠性和重复性。应用纳米压痕法成功地对具有脆性的类金刚石薄膜的硬度及弹性模量进行了测试和分析。     

基于MEMS技术的PDMS电泳微芯片的研制

介绍了一种基于MEMS技术的PDM25电泳微芯片，该芯片主要由三部分组成：集成了高压电极的玻璃基底、PDMS薄膜以及刻有微流路的PDMS板。利用lift—off工艺，在玻璃基底上制作了为电泳分离提供高压的Pt电极。为了提高PDMS微芯片的密封效率，同时也为了保持微流路材料的一致性，通过挤压法首先在玻璃基底上形成了一层PDMS薄膜。电泳分离实验表明：在该微芯片上能够实现DNA片段的有效分离。     

基于微纳光纤脉冲压缩器的皮秒脉冲掺镱光纤激光器

1.0 m波段的超短脉冲激光器在激光加工、光学精密测量和生物医学等领域具有重要应用价值,但由于掺镱光纤激光器工作在全正色散区域,激光器直接输出的脉冲通常宽度较大。文中利用改变微纳光纤尺寸可以使其在1.0 m波段提供反常色散的特点,将微纳光纤作为色散补偿元件在掺镱光纤激光器腔外对脉冲进行压缩来获得超短脉冲。实验中,自主拉制的微纳光纤锥腰直径为3 m,锥腰长度为5 cm。掺镱光纤激光器直接输出脉冲宽度为37.6 ps,经微纳光纤压缩后脉冲宽度为8.5 ps。该结果提供了一种更简便低廉的压缩脉冲方法。