衬底温度对电子束沉积LaF3薄膜性能的影响

采用电子束沉积的方法分别在K9玻璃、紫外熔凝石英和Si基片上制备了LaF3单层膜,研究了衬底温度对LaF3薄膜结构和光学性能的影响.衬底温度从200℃上升到350℃,间隔为50℃,用分光光度计测量样品的透射率光谱曲线,并进行光学常数的计算.利用原子力显微镜(AFM)进行表面粗糙度的标定,利用ZYGO干涉仪测量基板镀膜前...     

激光除锈后基体表面粗糙度的研究

涂装前的钢铁表面粗糙度直接影响涂装效果。为了达到合适的表面粗糙度应对钢铁除锈后基体表面粗糙度进行研究。通过激光参数匹配实验得到了粗糙度变化曲线图以及基体表面扫描电镜图。结果标明,根据粗糙度曲线图和扫描电镜图,可以判断在保持其他两种参数相同的情况下:①样品表面粗糙度值随着激光功率的增大而增大;②样品表面粗糙度值随着扫描次数的增大而增大;③样品表面粗糙度值随着扫描速度的增大而减小。     

激光共聚焦显微镜在磨损表面粗糙度表征中的应用

磨损是材料常见的表面失效现象,粗糙度是数字化描述材料磨损表面形貌特征的最常用参数.采用激光共聚焦显微镜(LSCM),通过调节物镜倍率、测量视场和过滤参数等,能够得到材料磨损表面的真实形貌,同时能够对磨损表面三维(3D)形貌特征进行精确数字化描述.对常见的粗糙度值0.5～2.0μm磨损表面采用20×物镜扫描测量比较合适;粗糙度小于0.5μm的磨损表面宜采用50×物镜;粗糙度大于2.5μm宜采用10×物镜.对比较规则的磨损表面,采用1～3个物镜视场叠加扫描即可得到比较精确的粗糙度值;对于不太规则的磨损表面,则需要3～5个物镜视场叠加扫描.借助这一手段,采用上述优化参数对Cr5冷轧辊材料磨损各阶段试样表面形貌及粗糙度轮廓曲线进行表征、分析,效果较好.     

激光选区熔化TC4钛合金工艺参数对成形件表面质量的影响

采用正交试验,研究在选区激光熔化快速成形的过程中,激光功率P、扫描速度v、铺粉厚度h以及扫描间距s4个参数对TC4钛合金成形件上表面粗糙度、侧面粗糙度和表面硬度的影响规律。研究表明,4个参数对上表面粗糙度影响的重要次序为激光功率、扫描速度、铺粉厚度、扫描间距;对侧面粗糙度影响的重要次序为激光功率、铺粉厚度、扫描速度、扫描间距;对表面硬度影响的重要次序为激光功率、铺粉厚度、扫描间距、扫描速度。试验可得形成TC4成形件表面质量的最佳工艺参数为：激光功率200 W,扫描速度600 m/s,铺粉厚度0.04 mm,扫描间距0.06 mm。     

采用微波等离子体平整金刚石薄膜的实验研究

金刚石薄膜的表面平整是金刚石薄膜应用于光学、电学等领域的关键。采用氧气作气源，研究了微波等离子体工艺参数如微波功率、基台位置、氧气流量对平整金刚石薄膜效果的影响。处理后的样品用SEM、AFM观察表面形貌、测试了表面粗糙度。实验表明微波等离子体工艺参数对金刚石薄膜的表面平整效果有显著影响，并且这些参数是相互关联的。在适宜的条件下，金刚石薄膜的表面粗糙度明显降低，约为处理前的一半。该法可对金刚石薄膜进行原位处理，方便有效。     

刻线边缘表面重构及其边缘粗糙度测量

给出了一种边缘粗糙度(LER)三维参数评估的方法。采用原子力显微镜(AFM)测量了刻线单侧边缘形貌,根据AFM的工作机理和测量特点重构边缘表面,采用回归分析方法确定了边缘表面的评价基准面。结合集成电路中光刻工艺的具体需求,提出了能够反映边缘表面形貌特征的三维LER表征参数。结合实例,计算了所提出的部分LER参数,分析了LER标准差参数的测量精度。     

用氧化多孔硅方法制备厚的Si02膜及其微观分析

用氧化多孔硅的方法来制备厚的SiO2成本低,省时.氧化硅膜的厚度,表面粗糙度和组分这三个参数,对波导器件的性能有重要影响,扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和俄歇分析得到：氧化的多孔硅的膜厚已达21.2μm;表面粗糙度在1nm以内,Si和O的组分比为1:1.906.这些结果表明,用氧化多孔硅方法制备的厚SiO2膜满足低损耗光波导器件的要求.     

光盘反射层纳米A1膜性能研究

利用原子力显微镜（AFM）和椭圆偏振仪研究了溅射条件对纳米Al薄膜性能的影响。研究表明，随溅射Ar气压的增大，纳米Al膜的表面粗糙度增加，折射率降低，反射率减小，这与薄膜的结构变化密切相关；随溅射功率的增大，纳米Al膜的表面粗糙度增加，而其光学常数的变化则不明显。     

热蒸发紫外LaF3薄膜光学性能和结构表征

在不同的沉积温度下,用热蒸发方法在熔融石英(JGS1)上制备了LaF3单层薄膜。分别采用分光光度计测量了薄膜样品的透射率和反射率光谱,反演得出薄膜的折射率和消光系数;采用原子力显微镜(AFM)观察了样品的表面形貌,并通过表面粗糙度计算得出总积分散射损耗;采用X射线衍射仪(XRD)测试了薄膜的晶体结构,由衍射谱图拟合得到衍射峰的半峰全宽,进而计算出薄膜晶粒的平均尺寸。实验结果表明,随着沉积温度的升高,LaF3薄膜的结晶状况明显变好,晶粒尺寸逐渐变大,膜层变得更加致密,薄膜的光学常数和折射率不均匀性均呈线性变化。沉积温度的增加对薄膜表面粗糙度的影响不明显,散射损耗在光学损耗中所占比例较小,所以光学损耗的变化主要由吸收损耗引起。     

用氧化多孔硅方法制备厚的SiO_2膜及其微观分析

用氧化多孔硅的方法来制备厚的 Si O2 成本低 ,省时 .氧化硅膜的厚度 ,表面粗糙度和组分这三个参数 ,对波导器件的性能有重要影响 ,扫描电子显微镜 ( SEM)、原子力显微镜 ( AFM)和俄歇分析得到 :氧化的多孔硅的膜厚已达 2 1 .2μm;表面粗糙度在 1 nm以内 ,Si和 O的组分比为 1∶ 1 .90 6.这些结果表明 ,用氧化多孔硅方法制备的厚 Si O2 膜满足低损耗光波导器件的要求     

AFM非线性测量的影响因素分析

原子力显微镜（AFM）已经广泛应用于纳米科技领域。为获得准确的测量结果,对AFM非线性进行测量和校正是非常必要的。AFM非线性的测量方法有电容测微仪法、激光干涉法和扫描图像相关分析法等,其中图像相关分析法具有原位和简单等优点。本文应用图像相关方法,对不同漂移速率和扫描面积情况下的非线性测量结果进行实验对比分析。结果表明,漂移速率和扫描面积是影响图像相关法测量AFM非线性准确性的重要因素。     

基于隧道电流检测方式的原子力显微镜纳米检测系统设计

原子力显微镜（AFM）是当前进行材料表面微观形貌观察及分析的强有力工具之一。本文主要介绍一种隧道显微镜（STM）检测方式的原子力显微镜纳米检测系统（AFM.IPC-208B）,该AFM系统设计是在STM.IPC-205B系统设计的基础上,采用隧道电流工作方式,将STM与AFM功能组合兼容。文章详细阐述了AFM.IPC-208B系统的设计原理、镜体、扫描控制以及数据采集。新设计的AFM.IPC-208B系统仍具有0.1nm的分辨率,检测范围为0～2mm×2mm,系统操作简易,工作效率高,与原STM.IPC-205B系统兼容,工作性能稳定可靠。     

基于超平表面的原子力显微镜探针磨损研究

原子力显微镜的图像质量受到探针磨损情况的直接影响,本文主要对基于超平表面的原子力显微镜(AFM)探针磨损问题进行了试验研究,针对探针磨损效率以材料表面的粗糙度(Rq)作为评估指标,测试样品选用了Rq小于0.5nm的超平表面。探针在10%的反馈回路设定值比例和悬臂目标振幅比例的测试条件下,采用1Hz的扫描速度及1.7的I-gain值可使磨损最小,进而有效提升探针使用寿命。     

Al/SiO_2/Si表面Al_2O_3纳米图形的AFM阳极氧化制备方法

采用AFM阳极氧化方法,在控制AFM探针尖端电压和扫描方式的条件下,在Al/SiO2/Si表面制备了Al2O3纳米图形,图形最小尺寸为70nm.研究了表面吸附水层存在下AFM阳极氧化机理.实验结果表明AFM阳极氧化是制备金属氧化物半导体纳米器件的较好方法     

Cu互连线显微结构和应力的AFM及SNAM分析

在ULSI中采用Cu互连线代替Al以增加电子器件的传输速度和提高器件的可靠性，Cu的激活能约为1．2eV，而Al的激活能约为0．7eV,Cu互连线寿命约为Al的3－5倍。Cu大马士革互连线的制备工艺为：在硅衬底上热氧化生成的SiO2上开出凹槽，在凹槽中先后沉积阻挡层Ta和晶种层Cu，然后由电镀的Cu层将凹槽填满，最后采用化学机械抛光将凹槽外多余的Cu研磨掉，Cu互连线的尺寸为：200um长，0．5μm厚，宽度分别为0．35，0．5，1至3μm不等，部分样品分别在200℃，300℃和450℃下经过30min退火。利用原子力显微镜（AFM）和扫描近场声学显微镜（SNAM），同时获得形貌像和声像，分别了Cu大马士革凹槽构造引起的机械应力和沉积引起的热应力对Cu互连线显微结构及可靠性的影响，SNAM是在Topometrix公司AFM基础上建造的实验装置，实验采用的机械振动频率在600Hz-100kHz之间。分析测试结果如下：1．AFM和SNAM可以实现对微米和亚微米特征尺寸的Cu互连线的局域应力分布和显微结构的原位分析。2．采用AFM，TEM、XRD观察和测试了Cu互连线的晶体结构，分析了大马士革凹槽工艺 对Cu晶粒尺寸及取向的影响。平坦的沉积态Cu膜的晶粒尺寸约为100nm；而由大马士革工艺制备的凹槽中的Cu互连线的晶粒尺寸约为70－80nm，凹槽结构抑制了晶粒生长，平坦的沉积态Cu膜有较强的（111）织构；而凹槽中的Cu互连线的（111）织构减弱，（200）和其它的晶体取向分量增强。3．SNAM声阻尼信号对材料局域应力的变化敏感，SNAM声图衬底可显示出局域应力的分布，在沉积态的Cu互连线声图中，金属和SiO2介电层的界面处像衬度强，表明该处为应力较高的区域，而在退火后的Cu互连线的声图中，金属和SiO2介电层的界面处像衬度弱，表明退火后该处应力减小，我们对Cu膜进行了宏观应力的测试，退火后应力值从沉积态的661MPa减少至359Mpa，这与SNAM声成像的结果相符合。     

Acquisition of high-precision images for non-contact atomic force microscopy

The atomic force microscope (AFM) system has evolved into a useful tool for direct measurements of intermolecular forces with atomic-resolution characterization that can be employed in a broad spectrum of applications. The distance between cantilever tip and sample surface in non-contact AFM is a time-varying parameter even for a fixed sample height, and typically difficult to identify. A remedy to this problem is to directly identify the sample height in order to generate high-precision atomic-resolution images. For this, the microcantilever (which forms the basis for the operation of AFM) is modeled as a single mode approximation and the interaction between the sample and cantilever is derived from a van der Waals potential. Since in most practical applications only the microcantilever deflection is accessible, we will use merely this measurement to identify the sample height. In most non-contact AFMs, cantilevers with high-quality factors are employed essentially for acquiring high-resolution images. However, due to high-quality factor, the settling time is relatively large and the required time to achieve a periodic motion is long. As a result, identification methods based on amplitude and phase measurements cannot be efficiently utilized. The proposed method overcomes this shortfall by using a small fraction of the transient motion for parameter identification, so the scanning speed can be increased significantly. Furthermore, for acquiring atomic-scale images of atomically flat samples, the need for feedback loop to achieve setpoint amplitude is basically eliminated. On the other hand, for acquiring atomic-scale images of highly uneven samples, a simple PI controller is designed to track the desired constant sample height. Simulation results are provided to demonstrate the feasibility of the approach for both sample height identification and tracking the desired sample height.     

碳纤维增强复合材料技术发展现状及趋势

线激光扫描热成像无损检测技术使用线形激光作为热激励源,采取扫描加热方式,在碳纤维复合材料无损检测方面具有独特优势。在分析线激光扫描红外热成像检测原理以及复合材料特点的基础上,提出了扫描方向、扫描速度、激光功率等3个可能影响检测效果的参数。建立线激光扫描检测复合材料的仿真模型,选取缺陷表面中心点和无缺陷处表面温度的最大温差作为检测效果的特征量,分析了上述参数对检测效果的影响,并对激光功率、扫描速度与检测效果之间关系进行了拟合,总结了实验时兼顾检测效率和检测效果的参数选取原则。     

溶液中细胞色素b6f的原子力显微镜和扫描隧道显微镜观测

本文用原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)和扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,STM)在Tricine-NaOH-OG缓冲溶液中研究了细胞色素b6f(Cytochrome b6f,Cyt b6f)在固体表面上的吸附形态。首先用AFM观察了吸附在云母表面上的cyt b6f复合体,观察到了分散较好的蛋白质颗粒。进一步用高分辨率的电化学STM(EC-STM)观察了吸附在Au(111)表面上的cyt b6f分子,在浓度较低时发现了其二聚体的吸附形态,而在浓度较高时cyt b6f分子在Au(111)表面聚集成薄膜。     

扫描近场声显微镜用于光盘表面薄膜结构的研究

介绍了一种将超声检测技术与扫描探针显微技术相结合的扫描近场声显微镜（SNAM）,并利用该装置对CD—R光盘表面薄膜进行了检测,得到了其平整印刷面的SNAM图像,与原子力显微镜（AFM）测得的凹槽数据面形貌吻合。文中介绍了这种SNAM的结构、基本工作原理和检测方法,并给出了具体的实验结果。     

原子力显微镜在材料器件工艺中的应用

介绍了原子力显微镜在碲镉汞材料器件工艺测试方面的应用。应用其可以进行磨抛后材料表面的粗糙度测试,接触孔形貌,以及外延后衬底的表面形貌。通过合理的选择扫描参数和探针,可以直观得到样品的表面形貌,接触孔还可以得到孔的尺寸和孔底形貌。尤其在接触孔测试方面,原子力的精度更高,抗干扰能力强且扫描结果更为直观,准确。本文通过对碲镉汞材料器件工艺中不同类型样品测试的介绍,认为原子力显微镜在碲镉汞材料器件工艺测试中发挥了较大的作用。