基于电泳法和磁控溅射技术制备金纳米阵列

采用纳米球刻蚀技术中的电泳法设计了3组对照实验,通过控制电压、悬浮液的体积分数和基板正负极性,得到电泳法制备纳米球掩膜板的最佳条件,制备出排布均匀的纳米球单层密堆积结构的掩膜板.采用磁控溅射技术在掩膜板上沉积金薄膜,去除纳米球掩模板,通过扫描电子显微镜观察到周期排列的三角形棱台状金纳米颗粒阵列.测量其吸收光谱,可观察到表面等离子体共振吸收峰.     

ZnS衬底表面亚波长增透结构的设计及制备

ZnS是长波红外窗口优选材料之一,而其表面反射率较高;为了减小表面反射,利用耦合波理论,对ZnS衬底表面的亚波长结构参数进行优化设计,得到了具有良好增透效果的最佳亚波长结构参数;并利用掩膜光刻、反应离子刻蚀技术在ZnS衬底表面制备出在8—12 μm波段范围内有明显增透效果的二维亚波长结构,这为ZnS衬底的增透提供了一种新的方法. 关键词： 耦合波理论 表面亚波长增透结构 反应离子刻蚀 硫化锌     

人工裁剪制备石墨纳米结构

采用不同的方法裁剪高定向热解石墨（HOPG），制备纳米尺寸的石墨条.首先,发现用聚焦离子束（镓离子）刻蚀高定向热解石墨，可以得到边缘整齐程度在几十纳米的石墨条,另外,用 电子束曝光和反应离子刻蚀的工艺，可以得到最小尺寸为50 nm的纳米石墨图型 (nano-size d graphite pattern,纳米尺寸的多层石墨结构).采用了三种不同的方案制备反应等离子刻 蚀过程中需要的掩膜，分别是PECVD生长的SiO₂掩膜，磁控溅射的方法生长的Si O₂掩膜和PMMA光刻胶掩膜，并将三种方案的刻蚀结果做了对比. 关键词： 高定向热解石墨 聚焦离子束刻蚀 电子束曝光 反应离子刻蚀     

提高离子束刻蚀亚微米光栅侧壁陡直度的方法

现代亚微米光栅的应用通常要求栅脊侧壁陡直。通过比较两种配备不同离子源的刻蚀机的反应离子束刻蚀结果,认为影响亚微米光栅侧壁陡直度的一个重要因素是离子束发散角(束散角),且小束散角有利于获得陡直的光栅侧壁。国内应用最广泛的双栅考夫曼刻蚀机束散角较大(大于13°),致使用常规方法获得的熔石英光栅的侧壁倾角仅为77°。针对此刻蚀机,尝试了三种提高侧壁陡直度的方法:旋转倾斜刻蚀法、交替倾斜刻蚀法和二次金属掩模法,分别把侧壁倾角提高到86°、86°和82°。最后从掩模侧壁收缩速率和槽底部与顶部离子通量的差异对束散角对侧壁陡直度的影响给予解释,并说明了上述三种方法的工作机理。     

离子束刻蚀技术研究

本文介绍了离子束刻蚀技术的原理,讨论了刻蚀速率与离子束流密度、离子能量和离子束入射角度的关系。实验结果与理论分析有较好的一致性。     

低能Kr+离子束诱导蓝宝石晶体实验研究

使用微波回旋共振离子源制备蓝宝石(A向)自组织纳米结构,研究不同入射角度下Kr+离子束刻蚀蓝宝石表面形成的自组织纳米结构及其形成过程.采用等离子体与离子束刻蚀设备在不同入射角度下对蓝宝石样品表面进行刻蚀并通过Taylor Surf CCI2000非接触式表面测量仪和原子力显微镜分别对刻蚀后的蓝宝石样品的刻蚀速率及表面形貌进行分析.研究表明:当离子束能量为400eV,加速电压为200V,离子束流密度为310μA/cm2时,小角度入射下,蓝宝石样品表面出现纵向尺度较小的有序点状纳米结构;随着入射角度的增加,样品表面形成条纹状纳米结构,30°时形成短程有序且纵横比为0.87的条纹状结构;入射角度继续增加,纵向高度减小直至纳米结构消失;当角度达到60°附近,蓝宝石表面又出现条纹状结构,70°时形成了短程有序且纵横比为1.07的条纹状结构.自组织纳米结构的形成先以"岛状"形式出现,随后岛上生长出条纹状纳米结构,随着刻蚀时间的增加,岛状条纹结构纵向尺度增大且有序性增强,纳米结构的横向周期不变.     

基于一种新微细加工技术的亚波长光栅的研制

描述了一种新的亚波长光栅的微细加工技术，即电子束（EB）扫描曝光得到相应的亚微米级的线宽图形，再利用快速原子束刻蚀设备获得了高深宽比的立体结构。用此加工技术获得了100nm以下的刻蚀精度，并研制成功亚波长光栅。该亚微米线宽微细加工技术可用于布拉格光栅、半导体激光器、无反射表面等需要亚微米结构的器件中。     

氩离子束刻蚀YBCO薄膜

研究了氩离子束对 YBCO 薄膜和光刻胶掩膜的刻蚀速率,刻蚀了多种精细的图形,刻蚀后薄膜的 T_c 没有下降.通过测量 Ag 膜与 YBCO 膜的接触电阻,研究了离子束轰击后YBCO 膜表面的状况.     

矩底拱面状微透镜阵列的氩离子束刻蚀

在ＺｒＯ２、ＩｎＰ、Ｓｉ及ＳｉＯ２即融凝石英衬底上用氩离子束刻蚀制作面阵矩底拱面状微透镜阵列，给出了氩离子束在不同的入射角度下刻蚀器件的速率与离子束能量之间的关系。实验表明，用国产ＢＰ２１２紫外正型光刻胶制作的光致抗蚀剂掩膜图形在经过优化的工艺条件下可以通过氩离子束刻蚀将预定图形转移到衬底材料中。     

矩底拱面状微透镜阵列的氩离子束刻蚀 

 在ZrO₂、InP、Si及SiO₂即融凝石英衬底上用氩离子束刻蚀制作面阵矩底拱面状微透镜阵列，给出了氩离子束在不同的入射角度下刻蚀器件的速率与离子束能量之间的关系。实验表明，用国产BP212 紫外正型光刻胶制作的光致抗蚀剂掩膜图形在经过优化的工艺条件下可以通过氩离子束刻蚀将预定图形转移到衬底材料中。     

Formation of biaxial texture in metal films by selective ion beam etching

The formation of in-plane texture via ion bombardment of uniaxially textured metal films was investigated. In particular, selective grain Ar ion beam etching of uniaxially textured (0 0 1) Ni was used to achieve in-plane aligned Ni grains. Unlike conventional ion beam assisted deposition, the ion beam irradiates the uniaxially textured film surface with no impinging deposition flux. The initial uniaxial texture is established via surface energy minimization with no ion irradiation. Within this sequential texturing method, in-plane grain alignment is driven by selective etching and grain overgrowth. Biaxial texture was achieved for ion beam irradiation at elevated temperature.     

凹折射微透镜阵列的离子束刻蚀制作

利用光刻热熔成形工艺及离子束刻蚀制作 12 8× 12 8元凹微透镜阵列。所制硅及石英凹微透镜的典型基本图形分别为凹球冠形、凹柱形和矩顶凹面形。分析了在光致抗蚀剂柱凹微透镜图形制作过程中的膜系匹配特性 ,与制作该种微透镜有关的光掩模版的主要结构参数 ,以及光致抗蚀剂掩模工艺参数的控制依据等。探讨了在凹微透镜器件制作基础上利用成膜工艺开展平面折射微透镜器件制作的问题。采用扫描电子显微镜 (SEM)和表面轮廓仪测试了所制石英凹微透镜阵列的表面微结构形貌。给出了所制石英凹微透镜阵列远场光学特性的测试结果。     

a-Si:H based two-dimensional photonic crystals

We describe the fabrication processes of silicon-based two-dimensional photonic crystals (2D-PCs) with a photonic band gap in the near-IR range. The procedures involve electron beam lithography followed by an anisotropic etching step of hydrogenated amorphous silicon thin films deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition. Micrometric and submicrometric arrays of cylindrical holes are transferred using a poly-methylmethacrylate resist layer as a mask. A careful comparison between standard parallel plate reactive ion etching and inductively coupled plasma etching techniques is performed, aimed at obtaining periodic structures with high aspect ratio and good profile sharpness.     

HfO2顶层多层介质膜脉宽压缩光栅的离子束刻蚀

多层介质膜光栅是高功率激光系统的关键光学元件. 为了满足国内强激光系统的迫切需求,首先利用考夫曼型离子束刻蚀机开展了HfO₂顶层多层介质膜脉宽压缩光栅的离子束刻蚀实验研究. 采用纯Ar及Ar和CHF₃混合气体作为工作气体进行离子束刻蚀实验,获得了优化的离子源工作参数. 结果表明,与纯Ar离子束刻蚀相比,Ar和CHF₃混合气体离子束刻蚀时的HfO₂/光刻胶的选择比大. HfO₂的离子束刻蚀过程中再沉积效应明显,导致刻蚀光栅占宽比变大. 根据刻蚀速率分布制作的掩模遮挡板可以提高刻蚀速率均匀性,及时清洗离子源和更换灯丝,可保证刻蚀工艺的重复性. 利用上述技术已成功研制出多块最大尺寸为80 mm×150 mm、线密度1480线/mm、平均衍射效率大于95%的HfO₂顶层多层介质膜脉宽压缩光栅. 实验结果与理论设计一致,为大口径多层介质膜脉宽压缩光栅的离子束刻蚀提供了有益参考. 关键词： 光栅 多层介质膜 离子束刻蚀     

微透镜阵列反应离子束蚀刻传递研究

提出了一种微透镜阵列复制的新方法－反应离子束蚀刻法（ＲＩＢＥ）它在工作原理和参数控制等方面较传统的蚀刻方法有很大的先进性，能够实现蚀刻过程的精确控制，本文详细阐述了反应离子蚀刻过程中的蚀刻选择性的控制方法，通过对各种蚀刻参数的控制，最终实现了微透镜阵列在硅等红外材料上面形传递的深度蚀刻，口径φ１００μｍ的Ｆ／２微透镜阵列在硅基底上的传递精度达１：１．０３，无侧向钻蚀。     

Free-standing Si/SiGe micro- and nano-objects

Free-standing SiGe/Si microtubes, microneedles, helical coils, bridges and submicron vertical rings have been fabricated from elastically strained SiGe/Si heterostructures grown by ultra-high vacuum chemical vapor deposition. Three-dimensional micro- and nano-objects have been formed by self-scrolling after electron beam lithography, reactive ion etching and wet selective etching. Vertical rings with very smooth sidewalls may have applications in hot embossing lithography as well as in microelectronics and micromechanics. By adjusting the SiGe/Si bilayer thickness or Ge concentration, the diameter of tube or ring could be decreased into the nanometer scale.     

Fabrication of high quality two-dimensional photonic crystal mask layer patterns

This work discusses the fabrication of two-dimensional photonic crystal mask layer patterns. Photonic crystal patterns having holes with smooth and straight sidewalls are achieved by optimizing electron beam exposure doses during electron beam lithography process. Thereafter, to precisely transfer the patterns from the beam resist to the SiO₂ mask layer, we developed a pulse-time etching method and optimize various reaction ion etching conditions. Results show that we can obtain high quality two-dimensional photonic crystal mask layer patterns.     

软X射线相位型聚焦波带片的研制

软X射线波带片是软X射线光学中聚焦、色散和成像的重要元件。以激光全息-离子束刻蚀技术制作金的振幅型软X射线聚焦波带片,以此为掩模,利用接触式同步辐射光刻和离子束刻蚀技术在聚酰亚胺衬底上,分别制作出了镍和锗的软X射线相位型聚焦波带片。     

石英微透镜阵列的制作研究

叙述了采用氩离子束刻蚀的方法制作线列长方形拱面石英微透镜阵列.所制单元石英微透镜底部的外形尺寸为(300×106)um²,平均冠高7.07μm,平均曲率半径202.19μm,平均焦距404.38μm,平均F₂数为3.82,平均光焦度2.47×10³屈光度,扫描电子显微镜和表面探针测试表明,所制线列石英微透镜阵列的图形整齐均匀,单元长方形拱面石英微透镜的轮廓清晰,表面光滑平整.所制微透镜阵列用于高T_c超导红外探测器阵列的实验证实,微透镜的引入可以显著改善超导探测器的光响应特性.     

Technique for the visualization and determination of the surface-erosion profile caused by ion bombardment

A technique for the experimental high-precision measurement of the surface-material erosion profile caused by ion bombardment is proposed. It is based on the preliminary deposition of a coating consisting of submicron layers of different materials with different colors. The erosion profile is determined using multilayer copper and aluminum coatings. An important advantage of the proposed procedure is that the erosion profile of the surface treated with an ion beam can be estimated preliminarily without using complex measuring instruments.