Cu/Ti纳米薄膜表面形貌的分形表征研究

采用磁控溅射法制备了不同组分和厚度的Cu/Ti薄膜,采用原子力显微镜（AFM）测量了其表面形貌,利用功率谱法对AFM高度图像进行了分形表征。结果表明:Cu/Ti薄膜表面形貌具有多尺度行为,表面演化在全域和局域呈现出不同的标度行为;AFM图像功率谱的高频段直接体现了薄膜表面的细节信息,而低频段体现了薄膜表面背景区域的复杂程度;低频分形维数与粗糙度之间有着必然的联系,能够反应粗糙值Ra的变化趋势。     

2～10μm台阶高度标准物质候选物的研制和质量评价

微米台阶高度标准物质用于校准仪器z轴性能,传递准确的微米高度量值。利用光刻结合干法刻蚀工艺实现公称高度为2,5,10μm台阶高度标准物质候选物的制备,并对台阶高度、粗糙度和上下表面平行度进行表征。使用激光共聚焦显微镜和非球面测量仪进行测量,基于双边算法、直方图法、ISO算法和光学显微解耦合准则(LEL)法对台阶高度进行评定,对于同一标准物质候选物各评定方法间的标准差均不超过0.024μm,台阶高度评定值的相对偏差均在5%以内,表明不同算法的评定结果一致性水平较高且量值可靠;不同仪器的评定结果对比,说明了评定方法之间也具有良好的一致性;同时,粗糙度不超过0.04μm,上下表面平行度不超过0.03°,验证了标准物质候选物制备效果良好。     

典型纳米结构制备及其测量表征

针对纳米器件中的典型几何特征,制备了3种纳米结构,采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等测量工具对所制备的纳米样板进行了测量、分析和表征。提出转换薄膜厚度为线宽的公称值、基于多层薄膜淀积技术制备纳米宽度结构的方法,制备出了具有名义线宽尺寸分别为20 nm、25 nm、35 nm的纳米栅线结构。用离线的图像分析算法对所制备的纳米线宽样板的线边缘粗糙度/线宽粗糙度(LER/LWR)以及栅线线宽的一致性进行了评估。实验表明所制备纳米线宽样板的栅线具有较好的一致性,LER/LWR值小,且具有垂直的侧壁。采用电子束直写技术(EBL)和感应耦合等离子体刻蚀(ICP)制备了名义高度为220 nm的硅台阶样板。实验表明刻蚀后栅线边缘LER/LWR的高频成分减少,相关长度变长,均方根偏差值(σ)增大。采用聚焦离子束(FIB)制备了纳米单台阶和多台阶结构,并对Z方向的尺度与加工能量之间的关系进行了分析。     

基于原子层沉积的Al_2O_3薄膜微观形貌研究

研究利用原子层沉积获得的小于10 nm Al_2O_3薄膜表面形貌特点。采用该技术获得4和8 nm的Al_2O_3薄膜,利用原子力扫描电镜(AFM)和扫描电镜(SEM)对薄膜表面形貌进行测量,通过最小二乘法和多重分形研究薄膜表面形貌,分析得出利用原子层沉积技术加工超薄Al_2O_3薄膜,其形貌与成膜原理有关,与厚度无关。     

微小空间点火装置的设计

针对微内燃机燃烧室的尺寸特征和点火形式,对微小空间点火实验装置进行了研究,设计并制作了微小空间内的放电点火装置．设计的硅微燃烧室的尺寸为1mm×1mm×1mm、3mm×3mm×1mm和9mm×9mm×1mm;点火电极位于燃烧室腔体中央,电极间隙在10一,100μm;电极材料为金．本文为微小空间放电点火特性实验研究提供了一种通用装置,也为以微型内燃机为代表的便携式微型高能电源组的微型化和实用化提供了技术支持．     

亚 50 nm 台阶高度标准物质的可控制备及定值研究

纳米台阶高度标准物质可以传递准确、可溯源的纳米高度量值。 针对我国缺乏可控的高质量亚 50 nm 台阶高度标准物 质制备技术的问题,提出了基于原子层沉积结合湿法刻蚀的纳米台阶高度标准物质研制方法,通过工艺过程优化实现了台阶高 度亚纳米量级精确可控,制备出了最小公称高度仅为 5 nm 的亚 50 nm 台阶高度标准物质系列。 其定值结果可溯源到米定义波 长基准,扩展不确定度不超过 2. 0 nm,均匀性和稳定性较好,不同测试仪器一致性水平较高。 研究结果表明,所研制的纳米台 阶高度标准物质可以用于亚 50 nm 高度量值传递以及多种测量仪器之间量值的比对测量,其产业化批量生产的前景也将为半 导体产业提供完善的计量保障。     

采用HRTEM对石墨烯材料单层厚度测量的研究

将石墨烯材料薄膜制成可以通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM) 观察的横截面样,在室温20 ℃,变换放大倍数,通过HRTEM自带的测量软件得到的单次测量值为0.411 nm,同时可以看到石墨烯材料形貌较清晰,其剖面结构并不是理想的笔直直线。通过局部剪切图和增大间隙图,提取石墨烯材料单层的边缘数据。通过直方图法获得其单层厚度的测量值,厚度均值为0.390 nm,厚度重复性测量不确定度为0.042 nm。在置信水平为95%的条件下,计算得到石墨烯材料的单层厚度为(0.390±0.086) nm。相对石墨烯厚度的公称值,石墨烯材料的单层厚度偏大,分析认为石墨烯材料层与层之间紧密连接度不够,造成单层厚度与石墨烯厚度存在差异。