XUV成像系统中像传递函数研究用的Si刻蚀膜

 研制具有网格或条状图形的Si刻蚀膜靶，用于XUV系统中像传递函数的研究。在自截止腐蚀工艺制备Si平面薄膜的基础上，结合离子束刻蚀工艺，获得刻蚀深度为1.0 μm左右，网格尺寸为25 μm×25 μm，或条状线宽为5 μm的Si刻蚀膜；测量了Si刻蚀膜的形貌和刻蚀深度；研究了离子束刻蚀参数对图形形貌的影响。并介绍采用两种靶型获得的像传递函数信息。     

等离子体刻蚀工艺中的光学发射光谱仪数据的模型研究

原位光学发射光谱仪（OES）已经成为等离子体刻蚀工艺控制过程中的一种非常有潜力的在线传感器系统。采用光谱仪实时采集高密度等离子体刻蚀机中的OES光谱数据，利用BP神经网络算法对特定波长的OES数据进行分析及建模，以便对等离子体刻蚀工艺过程进行反馈控制。由刻蚀产物SiCl发出的405nm谱线被选为特征谱线来确定刻蚀工艺过程的终点。     

场发射栅孔阵列的制备

 采用硅的局部氧化技术以及湿法刻蚀技术，利用2.6 μm的光刻掩模板在n型硅片上形成了栅极孔径为1 μm的场发射阴极的栅极空腔阵列，实现了用大阵点尺寸的栅极掩模板制备较小尺寸栅孔阵列。硅的湿法刻蚀溶液采用各向同性的硝酸和氢氟酸混合溶液，刻蚀后空腔的深度和宽度均随刻蚀时间线性增加。同时，由于刻蚀溶液具有较高的Si/SiO₂ 刻蚀选择比，栅极孔径随刻蚀时间增大的速度远低于深度和宽度增大的速度，栅极孔径主要取决于掩模的尺寸和氧化层的厚度。通过选择掩模板的尺寸以及氧化层的厚度，采用局部氧化技术和湿法刻蚀技术能够制备出微米或亚微米的场发射阴极的栅极空腔阵列。     

高精度数控化学抛光技术

用已有的刻蚀发生器与AD250数控抛光设备进行有效地整合，建立了定域数控刻蚀平台，此实验平台在基片装夹和软件编程上都得到了一定提高，可以根据事先检测基片的干涉图在任意区域内进行编程加工，由于AD250数控抛光设备能够实现三维坐标控制，对刻蚀区域的大小和刻蚀深度可通过编程来实现，完全实现了数字控制加工的目的。在前期实验工作的基础上，根据Marangoni界面效应理论对刻蚀发生器进行改进，改进后的装置在Marangoni效应的稳定上有了很大提高，可以持续不间断的使被加工基片的区域保持Marangoni效应，由于此效应在整个数控化学加工中起核心作用，所以此项单元的改进使得对加工基片的尺寸得到很大扩展，理论上完全满足原型玻璃尺寸的要求，也为后期的数控化学大尺寸面型的修正提供了很好的技术基础，使这项技术在光学加工中的应用得到了保障。     

用反差确定电子束曝光剂量与刻蚀深度的关系

 为了精确地确定电子束曝光剂量与刻蚀深度间的关系，根据抗蚀剂的灵敏度曲线，采用反差经验公式来确定剂量与刻蚀深度间的关系。选用正性抗蚀剂PMMA进行曝光实验，将计算值进行曲线拟合，得到的关系曲线与实验结果基本相符。当剂量在20~35 μC/cm²间时，实验值与计算值间的差值最小，说明当剂量在此范围内时该方法能够更加精确地确定剂量与刻蚀深度间的关系。采用该方法节省了实验时间，提高了刻蚀效率。     

熔石英元件HF刻蚀的实验研究

为深入了解熔石英元件化学刻蚀过程，研究了HF刻蚀反应机理、HF刻蚀工艺参数以及刻蚀对表面质量的影响规律。通过控制变量法，获得刻蚀速率随HF浓度、刻蚀温度以及NH4F浓度的变化规律。对刻蚀不同深度后的元件表面粗糙度、形貌、杂质含量以及激光损伤阈值进行了检测，实验结果表明:刻蚀速率受多种因素共同影响，其中HF浓度的促进作用最为显著；刻蚀后的熔石英表面形貌复杂，有横向、纵向、拖尾等形式的划痕，以及坑点、杂质等缺陷，其中横向划痕和纵向划痕占据了缺陷部分的主体，主要杂质铈元素随刻蚀时间的增长不断减少；激光损伤阈值测量实验表明，通过HF刻蚀将元件损伤阈值提高了59.6%。     

一种基于四甲基氢氧化铵溶液蒸汽的新型硅刻蚀方法

在微机电技术中，利用刻蚀方法对硅进行体结构加工是一步重要的工艺程序. 本文提出了一种基于四甲基氢氧化铵的新型刻蚀方法，四甲基氢氧化铵刻蚀溶液被加热到沸点，单晶硅片置于刻蚀液面的上方，通过刻蚀溶液的蒸汽实现对硅片的各向异性气相刻蚀，此方法并不依赖于昂贵的传统干法刻蚀真空设备. 相比于传统湿法刻蚀，本文提出的刻蚀方法具有若干优点，例如低粗糙度、高刻蚀速率和高均匀性，刻蚀速率和表面粗糙度分别可达到2.13 μm/min和1.02 nm. 同时，在背腔刻蚀工艺中，在硅片非刻蚀面上的隔膜结构和Al基图形可被完好无损地保存下来. 最后，本文提出了一种可能的刻蚀机理说明观察到的实验现象. 与传统湿法刻蚀不同，在本文的气相刻蚀中，由于刻蚀溶液的蒸发过程，刻蚀表面将形成一层薄的水汽层，四甲基氢氧化铵刻蚀剂的离化和刻蚀反应均在这一层中进行，这有助于H₂气泡的快速脱附，以及反应界面分子交换速率的提升.     

等离子体刻蚀工艺中的光学发射光谱仪数据的模型研究(英文)

原位光学发射光谱仪(OES)已经成为等离子体刻蚀工艺控制过程中的一种非常有潜力的在线传感器系统。采用光谱仪实时采集高密度等离子体刻蚀机中的OES光谱数据,利用BP神经网络算法对特定波长的OES数据进行分析及建模,以便对等离子体刻蚀工艺过程进行反馈控制。由刻蚀产物SiCl发出的405nm谱线被选为特征谱线来确定刻蚀工艺过程的终点。     

基于智能算法的CR39径迹刻蚀过程模拟

CR39可以用于激光等离子物理实验中的离子探测，并给出离子数目、种类和能量信息。通过采用唯象模型，利用离子在CR39中径迹形成的阻止本领动力学方程以及粒子群智能算法对径迹形成的过程进行了数值化模拟，研究了CR39中离子径迹在刻蚀过程中的演化过程，获得了入射离子能量和径迹直径、深度的对应关系，并且发现当离子射程与刻蚀深度相等时，径迹深度最大，给出了利用总刻蚀时间计算最大径迹深度对应的临界能量的公式。     

硬X射线相位光栅的设计与研制

针对在普通实验室和医院实现40—100keVX射线相衬成像的需求,考虑到成像系统参数、X射线源空间相干特性及光栅衍射效率,设计出硅基相位光栅结构参数.利用我们已发展的光助电化学刻蚀技术研制出直径为5英寸的相位光栅,其空间周期为5.6μm,线宽为2.8μm,深度为40—70μm.在理论分析的基础上,通过提高硅片两端有效工作电压和修正Lehmann电流密度公式,解决了实际刻蚀过程中出现的钻蚀问题.由实验结果可知,本方案对制作大面积高精度相位光栅十分有效。     

Determination of the range of alpha particles in SSNTD by optical density method

A technique based on the optical density (D) measurement of the etched track is useful for charged particles spectroscopy using SSNTD. It was shown that the stopping power of alpha particles in CR-39 is proportional to D. We measured the optical density and derived an expression to estimate the range of alpha particles in CR-39 detector as a function of the bulk etching rate and etching time. The relation between the etching time, track parameters (depth, radius) and D for different alpha particles energy and etching conditions were studied. A relation describing D as a function of track size is proposed.     

Empirical parameterization of CR-39 longitudinal track depth

In this work, new empirical equation describing the charged particles radiation track development against etching time and track longitudinal depth are presented. The equation involves four free fitting parameters. It is shown that this equation can reproduce tracks depth formed on the CR-39 by alpha particles at different energies and etching times. Parameters values obtained from experimental data can be used to predict etched track lengths at different energies and etching times. The empirical equation suggested is self consistent as far as reproducing all features of track depth development as a function of etching time and energy are concerned.     

CCD测量系统实现及其实时性讨论

针对一个具体的CCD测量系统,就其软硬件的构成及其之间的关系进行了详细的阐述和讨论.对系统至关重要的实时性问题,以WindowsNT操作系统为基础,深入分析了造成系统实时性下降的原因,并提出了一些已被验证有效的改善措施.     

同步辐射Laminar光栅的研制

采用全息离子束刻蚀和反应离子刻蚀相结合的新工艺 ,在熔石英基片上成功地刻蚀出 2 0 0l/mm、线空比 4:6、槽深 70nm、刻划面积 60× 2 0mm2 的浅槽矩形Laminar光栅。对改进光栅线条粗糙度和线空比的方法进行了系统的研究。这一新工艺相对简单 ,降低了对干涉系统光学元件和全息曝光显影的严格要求     

基于超声波和云测试的油井液面测试系统研究

针对目前油井液面深度测试系统测量范围小、误差大、稳定性低的缺点,提出了基于声波法测动液面原理,利用时间序列分析技术、新息自适应卡尔曼滤波技术来实时检测回波信号,进而实现对油井液面深度的高精度测量和噪声处理;选用FPGA和云测试技术成功实现了油井液面深度测量系统的远程化和网络化。基于云测试的油井液面远程监测系统目前已在油田生产现场通过测试,测试结果表明,系统稳定,算法实时、高效,动液面深度测量误差小,测量精度高,能满足实际工程应用。     

离子束蚀刻微透镜中蚀刻深度允许误差的研究

基于衍射光学原理,获得了微透镜的衍射效率与蚀刻深度误差之间的关系式。研究表明,离子束蚀刻中目前采用的时间控制法可满足Ｌ＝１时的微透镜微加工要求,但未能满足Ｌ＞１时的微透镜微加工要求。对Ｌ＞１的情形,需要提高蚀刻深度控制精度以使蚀刻深度的误差小于８７ｎｍ。     

Manipulation of Nanoparticles Using Dark-Field-Illumination Optical Tweezers with Compensating Spherical Aberration

Based on our previous investigation of optical tweezers with dark field illumination [Chin. Phys. Left. 25（2008）329] nanoparticles at large trap depth are better viewed in wide field and real time for a long time, but with poor forces. Here we present the mismatched tube length to compensate for spherical aberration of an oil-immersion objective in a glass-water interface in an optical tweezers system for manipulating nanoparticles. In this way, the critical power of stable trapping particles is measured at different trap depths. It is found that trap depth is enlarged for trapping nanoparticles and trapping forces are enhanced at large trap depth. According to the measurement, 70-nm particles are manipulated in three dimensions and observed clearly at large appropriate depth. This will expand applications of optical tweezers in a nanometre-scale colloidal system.     

刻蚀深度对GaN基微尺寸LED芯片RC特性的影响

隔离槽的制作是实现阵列芯片单元独立的有效方法。本文采用感应耦合等离子体干法刻蚀（ICP）和具有高刻蚀比的SiO₂与光刻胶混合掩膜在GaN基微尺寸LED上制备了3种深度的隔离槽和6种不同的芯片尺寸结构。通过电致发光（EL）和电容计表征不同刻蚀深度对LED芯片电学性能和电容大小的影响。实验结果表明，小尺寸的芯片有着更高的电流承受密度和更小的电容值，隔离槽刻蚀深度的增加能降低电容和电阻，从而使RC时间常数得到降低。有源层直径为120 μm的芯片从仅有Mesa刻蚀到完全刻蚀到蓝宝石衬底，其RC调制带宽从155 MHz增大到176 MHz。减小芯片尺寸和完全刻蚀到蓝宝石衬底能有效减小芯片RC常数。这些工作将有助于GaN基LED的未来设计和制造，以提高高频可见光通信的调制带宽和光功率。     

酸蚀深度对熔石英三倍频激光损伤阈值的影响

 采用干涉仪和台阶仪测试蚀刻深度随时间的变化，结合材料去除速率测量，研究了HF酸蚀液对熔石英表面蚀刻的影响。测试了蚀刻后损伤阈值和表面粗糙度的变化。研究表明，熔石英表面重沉积层厚度约16 nm，亚表面缺陷层大于106 nm；重沉积层去除后损伤阈值增大，随亚表面缺陷层暴露其阈值先降低后又增加，最后趋于稳定；然而，随蚀刻时间的增加，其表面粗糙度增大。分析表明，蚀刻到200 nm能有效地提高熔石英的低损伤阈值，有利于降低初始损伤点数量和提高熔石英表面的机械强度。