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。     

亚微米尺寸元件的离子束刻蚀制作

采用软光刻技术中的微接触印刷(μCP)技术、表面诱导的水蒸气冷凝、表面诱导的去湿行为,在金基底上制作出了亚微米的环状周期结构聚合物掩膜.通过对离子束刻蚀过程中各个参量对刻蚀元件的表面光洁度、轮廓保真度和线宽分辨的影响分析,结合掩膜的实际情况选择出了合适的离子束入射角、离子能量、束流密度和刻蚀时间等参量.依照这些参量刻蚀出了高质量的亚微米尺寸环状周期结构元件.通过对刻蚀出的元件的检测发现,刻出的元件表面光洁度、轮廓保真度和侧壁陡峭度都非常好.     

离子束刻蚀软X射线透射光栅实验研究

利用全息-离子束刻蚀方法研制出了聚酰亚胺薄膜为衬底的金软X射线透射光栅.研究了光栅制作中曝光量、显影条件和离子束刻蚀工艺等因素对光栅参数的影响,并给出了在惯性约束激光核聚变实验研究中的应用结果,     

不同离子束参数刻蚀蓝宝石纳米微结构及其光学性能

使用微波回旋共振离子源,研究Ar+离子束在不同角度、不同入射能量下对蓝宝石表面的刻蚀效果及光学性能。结果表明:所用能量800 eV,1 000 eV及1 200 eV时透过率都有很大的提升,由原来的50％提高到70％~80％,在能量为1 000 eV时增幅最大,能量为1 200 eV时增幅最小;在相同能量、不同角度下刻蚀后蓝宝石粗糙度呈先增大后减小的趋势,而在相同角度、不同能量下粗糙度方面无明显规律。刻蚀后表面形貌测试表明:角度不变,能量为1 000 eV时出现点状纳米结构,能量为1 200 eV时出现柱状纳米结构;能量不变,角度为10、50及80时出现了规律较明显的点状或条状纳米结构,角度为30时表面较为光滑。     

离子刻蚀用的大面积射频离子束源

离子束技术已广泛应用于电子、材料、光学、医学和生物等多种领域，并取得了可观的技术效果与经济效益，尤其是在光学领域中采用此项技术可制造大刻划面积的全息离子刻蚀光栅，对提高高精度光谱分析仪器的性能具有十分重要的意义。随着技术的发展，对离子束源也提出了更高的要求，诸如：离子束流要求大，要有良好的均匀性，且要有好的离子束的光学品质等。本文介绍的离子束源是由电感耦合等离子体源及其引出系统构成。下面主要介绍电感耦合等离子体源及其引出系统，以及大面积均匀性离子束源的应用前景及其需要解决的关键问题。     

离子源工艺参数对BCB胶刻蚀速率和表面粗糙度的影响

为了研究离子束刻蚀抛光过程中离子源工艺参数对刻蚀速率及表面粗糙度的影响,采用微波离子源为刻蚀离子源,以BCB胶为主要研究对象,研究了离子束能量、离子束电流、氩气流量、氧气流量对BCB胶刻蚀速率及表面粗糙度的影响,获得了离子源工艺参数与刻蚀速率及表面粗糙度演变的关系。研究结果表明,离子束能量在从400 eV增大到800 eV的过程中,刻蚀速率不断增大,从3.2 nm/min增大到16.6 nm/min;离子束流密度在从15 mA增大到35 mA的过程中,刻蚀速率不断增大,从1.1 nm/min增大到2.2 nm/min;工作气体中氧气流量从2 mL/min增大到10 mL/min的过程中,刻蚀速率会整体增大,在8 mL/min处略有下降。表面粗糙度变化不大,可以控制在1.8 nm以下。     

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。     

低能氩离子束对多孔铝阳极氧化膜表面的刻蚀效应研究

用低能氩离子束(Ar⁺)处理了多孔铝阳极氧化膜(AAO)表面.扫描电子显微镜和原 子力显微镜结果表明，Ar⁺束刻蚀不仅可以有效地去除AAO反面阻挡层，还可使A AO表面产生多种特殊的形貌，如采用倾角入射可使其表面产生波纹，倾角入射同时旋转样品 台，可实现表面抛光.并结合Bradley和Harper提出的无定形材料表面波纹的形成和演化理论 解释了AAO表面波纹的特征. 关键词： 多孔铝阳极氧化膜 离子束刻蚀     

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。     

MOVPE低温生长的n型GaN电学特性研究

系统研究了采用金属有机物化学气相外延方法在740℃和900℃条件下生长的n型GaN的电学特性. 电化学电容-电压测试表明,在低温条件下采用三乙基镓作为Ga源生长有利于降低非故意掺杂n型GaN的背景杂质浓度. 另外,对重掺Si的n型GaN的霍耳效应测试表明,随着Si掺杂浓度增大,电子浓度相应线性增大,表现出杂质带导电特性,而迁移率则相应减小. 同时,原子力显微镜测试和X射线衍射测试均表明生长温度和掺杂浓度对外延材料的表面形貌和晶体质量有影响,特别是在高掺杂浓度的情况下,样品的表面形貌恶化更严重. 在所研究的 关键词： n型GaN 电子浓度 迁移率     

半导体量子阱材料微加工光子晶体的光学特性

利用聚焦离子束刻蚀方法和电子束制版结合干法刻蚀方法制备了二维近红外波段光子晶体，发现两种方法都可以制备出均匀的二维光子晶体，聚焦离子束方法操作简单，电子束制版结合干法刻蚀方法操作步骤复杂.光谱测试表明，利用聚焦离子束方法在有源材料上刻蚀的光子晶体不发光，而电子束制版结合干法刻蚀方法制备的小晶格常数光子晶体即使有些无序，其出光效率也提高到没有光子晶体时的两倍.对两种方法所加工的光子晶体不发光和提高出光效率的机理进行了分析. 关键词： 聚焦离子束 电子束制版 光子晶体 出光效率     

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     

Far infrared transmission of a thick TGS single crystal at 7K, and beers' law validity

Far IR transmission of a thick Triglycine Sulfate (TGS) single crystal t=8 mm thick is compared with calculations using the absorption index measured with a very thin t=13 m thick plate. Big discrepancies suggest the occurence of surface layers.     

Oxygen (O6+) ion beam irradiation effects on etching parameter in lexan polymeric track detector

The polymer Lexan was irradiated to 80MeV O⁶⁺ ion beam using the 15UD pelletron at Inter University Accelerator Centre, New Delhi. The ion fluence ranging from 10¹¹ to 3 × 10¹² ions/cm² has been used to study the dose effects of irradiation on Lexan. By using the etching technique, it is observed that the bulk etch rate of the sample increases with increasing the ion influence, while the activation energy associated with it show a decreasing trend which can be explained on the basis of polymer degradation.      

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     

纳秒强流脉冲电子束强化金属表面的研究

利用多极板赝火花放电装置产生的高功率脉冲电子束对不同类型的钢, 如45#, 65Mn, T8, 9Cr18和GCr15等进行轰击, 研究其在金属材料表面改性中的应用. 样品表面的显微硬度和耐腐蚀性测试结果以及扫描电子显微镜(SEM)的观察分析表明, 经电子束轰击后, 这些材料在结构、组织和性能上发生了明显的变化, 轰击中心区域的显微硬度和耐蚀性明显提高. 基于一维热传导方程对材料表面的冷却速率进行了估算, 对电子束与金属材料的作用过程进行了理论分析. 结果表明, 高功率密度脉冲电子束与金属材料相互作用, 表面冷却速率高达1. 2×1012 ℃/s, 使材料表面局部瞬间达到熔化, 产生骤热急冷过程. High power density electron beams generated by multiplate pseudospark discharge chamber, have been used to bombard various kinds of steel targets such as 45#, 65Mn, T8, 9Cr18, GCr15, etc, and studyits applications for modification of metal surface. The microhardness and corrosive resistance property have been measured and the morphology was obtained by using SEM analysis. The results showed that the surface properties and structure of the matevials bom barded have been modified; in the bombarded center area, the microhardness as well as corrosive resistance property was improved obviously. The interactions befween the electron beam and metal materials were theoretically considered and discussed on the basis of simple calculation with one dimensional thermal transfer equation. It showed that the cooling rate of metal surface with 1.2×1012 ℃/s was so high that caused the metal surface instant melted, and abrupt cooled.