利用多层膜生长技术制备纳米印章模板

在纳米印章技术中，为克服电子束刻蚀制备50nm以下线条的技术难点，利用等离子增强化学 气相沉积技术制备了a-Si/SiN_x多层膜，再利用选择性湿法腐蚀或干法腐蚀在横 截面上制备出浮雕型一维纳米级模板. 多层膜子层之间界面清晰陡峭，可以在纳米量级对子 层厚度进行控制，得到了侧壁在纳米尺度上平滑的模板. 通过控制多层膜子层的生长时间， 制备出线条宽度和槽状宽度均为20nm的等间距模板，品质优于电子束刻蚀技术制备的模板. 关键词： 纳米印章模板 多层膜生长技术     

电子束刻蚀法制作微米/亚微米云纹光栅技术

本文应用电子束刻蚀技术并结合真空镀膜技术提出了制作电子束云纹光栅的新方法。首次提出三镀层制作双频电子束云纹光栅的新工艺。所制得的光栅可在两频率下应用电子束云纹法测量物体的变形。同一般光栅相比 ,这种双频光栅变形量程范围更大。在本研究中 ,运用电子束刻蚀法并结合真空镀膜技术制作出 0 .1μm间距 ( 10 0 0 0线 /mm光栅 )的电子束云纹光栅。应用所制作的 10 μm/1μm双频光栅与相对应的电子束参考栅干涉 ,分别得到对应的电子束云纹场。文中对制栅工艺及方法进行了详细的讨论。     

全息技术制作二维光子晶体蓝宝石衬底提高发光二极管外量子效率

为了提高GaN基发光二极管(LED)的外量子效率,在蓝宝石衬底制作了二维光子晶体.衬底上的二维光子晶体结构采用激光全息技术和感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀技术制作,然后采用金属氧化物化学气相沉积(MOCVD)技术在图形蓝宝石衬底(PSS)上生长2μm厚的n型GaN层,4层量子阱和200nm厚的p型GaN层,形成LED结构.衬底上制作的二维光子晶体为六角晶格结构,晶格常数为3.8μm,刻蚀深度为800nm.LED器件光强输出测试结果显示,在PSS上制作的LED(PSS-LED)的发光强度普遍高于蓝宝石平 关键词： 全息 发光二极管 图形蓝宝石衬底 外量子效率     

基于绝缘硅的微环谐振可调谐滤波器

采用电子束光刻和感应耦合等离子刻蚀等工艺,研制了一种基于绝缘硅材料的的微环谐振可调谐滤波器.滤波器微环半径为5μm左右,波导截面尺寸为(350～500 nm)×220 nm不等.测试结果表明,波导宽度为450 nm时器件性能最为理想,其自由频谱宽度为16.8 nm,1.55μm波长附近的消光比为22.1 dB.通过对微...     

刻蚀改变InGaN/AIGaN应变多量子阱发光特性

为了分析干法刻蚀对应变多量子阱(SMQWs)发光特性的影响,采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术对金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长的InGaN/AlGaN应变多量子阱覆盖层表面刻蚀了约95 nm.通过光致发光(PL)特性表征发现,干法刻蚀后量子阱光致发光强度较未刻蚀量子阱光致发光强度提高了近3倍.干法刻蚀后,量子阱表面呈现高低起伏状形貌,粗糙度提高,出射光在起伏状粗糙形貌表面反复散射,从而逃逸概率增大,有助于光致发光强度增强.理论计算结果得出表面形貌变化引起的量子阱光致发光强度增强因子约为1.3倍.另外,由于所采用的感应耦合等离子体功率较小,刻蚀损伤深度几乎不会达到量子阱阱层,然而干法刻蚀过程中Ar离子隧穿到量子阱阱层内部可能形成新的发光中心,从而使量子阱的发光强度得到提高.     

刻蚀改变InGaN/AlGaN应变多量子阱发光特性

为了分析干法刻蚀对应变多量子阱(SMQWs)发光特性的影响,采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术对金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长的InGaN/AIGaN应变多量子阱覆盖层表面刻蚀了约95 nm。通过光致发光(PL)特性表征发现,干法刻蚀后量子阱光致发光强度较未刻蚀量子阱光致发光强度提高了近3倍。干法刻蚀后,量子阱表面呈现高低起伏状形貌,粗糙度提高,出射光在起伏状粗糙形貌表面反复散射,从而逃逸概率增大,有助于光致发光强度增强。理论计算结果得出表面形貌变化引起的量子阱光致发光强度增强因子约为1．3倍。另外,由于所采用的感应耦合等离子体功率较小,刻蚀损伤深度几乎不会达到量子阱阱层,然而干法刻蚀过程中Ar离子隧穿到量子阱阱层内部可能形成新的发光中心,从而使量子阱的发光强度得到提高。     

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     

Mn掺杂Pb(In_(1/2)Nb_(1/2))O_3-Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3单晶微米尺度压电阵列的制备与铁电畴结构研究

超声探头是高端医学超声诊疗设备的核心元件,由弛豫型铁电单晶制备的新型压电器件可显著提高其性能.由于高阵元密度阵列技术与微机电系统迅速发展,传统切割填充法刀缝过宽,难以降低阵元尺寸,无法提高阵元密度,更不利于高分辨率及高频率的应用需求.采用紫外光刻-深反应离子刻蚀工艺的微机械制备方法,可以降低缝宽、提升阵列密度.制备了基于新型、高性能弛豫铁电单晶—Mn离子掺杂0.3Pb(In_(1/2)Nb_(1/2))O_3-0.4Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.3PbTiO_3 (Mn-PIMNT)的微米尺度压电阵列.研究了紫外光刻工艺参数、深反应离子刻蚀工艺参数对压电阵列形貌的影响规律,得到了不同沟道深度与不同压电阵元形状的形成机制以及Mn-PIMNT单晶的刻蚀速率与天线功率、偏置功率及刻蚀气体比例之间的关系规律.得到压电阵列阵元尺寸小于10μm,沟槽深度大于20μm,沟槽宽度小于5μm,侧壁角度高于87°.通过压电力显微镜研究了微米尺度压电阵元的铁电畴结构及电场效应调控.与传统切割填充法相比,本文的加工方法不存在刀缝过宽,可确保单晶晶向,促进了高频率压电单晶复合材料、高密度超声换能器阵列以及新型压电微机械系统的发展.     

用于真空电子太赫兹器件的微型热阴极电子束源研究

太赫兹波辐射源是太赫兹(THz)波技术的关键.真空电子太赫兹器件在高频、大功率太赫兹源发展中较其他技术有明显的优势,微米尺度高电流密度微型电子束源则是研制真空电子太赫兹器件的核心之一.本文在研制低温、大电流纳米粒子氧化钪掺杂含钪扩散阴极(nanosized-scandia doped dispenser cathode)的基础上,采用发射抑制膜沉积与聚焦离子束(FIB)刻蚀技术,研制无需压缩直接提供高电流密度的微型电子束的电子源.所研究的电子束源直径400μm,在工作温度950fiC,提供空间电荷限制电流密度50 A/cm2时,已稳定工作1000 h以上,并且层流性良好.本文阐述了阴极制备工艺、电子发射特性、微米尺度电子束源的获得和特性,介绍了发射抑制膜的结构和抑制特性的评估.并探讨了镀膜和刻蚀对发射的影响机理.这一电子束源在常规毫米尺度电子源的基础上产生微米尺度的微区高电流密度的电子束,为真空电子太赫兹辐射源的研制提供了新的途径.     

用于1.5μm光波导放大器的高浓度Er3+掺杂玻璃

制备了用于 1.5μm光波导放大器高浓度掺杂 Er3 的氟铝酸盐、氟锆酸盐及磷酸盐玻璃。在 0 .80μm和 0 .98μm连续激光二极管激发下分析比较了这三种玻璃 1.5μm发射的光谱特性、浓度猝灭及其机制。研究表明 :由于在 0 .98μm激发下 ,激发态吸收较 0 .80μm激发下小得多 ,因而其 1.5μm荧光发射量子效率也比 0 .80μm激发下高得多 ;氟铝酸盐玻璃具有最大的荧光强度和最小的浓度猝灭效应 ,是理想的 1.5μm光波导放大器基质玻璃材料     

发光二极管和半导体激光器的新进展

一、世界上最小的激光器 AT&T Bell实验室的R. E. Slusher和SamuelMcCall 研究小组1991年11月在San Jose召开的美国光学学会年会上报道了一种世界上最小的激光器,它是从半导体激光材料的基片蚀刻而成的微型圆盘,直径2-10μm,厚0.2μm,用He-Ne激光器光泵,在77-270K温度下发出波长为1.3-1.5μm的激光. 这种激光器的结构是: 一个或六个10nm宽的 InGaAs量子阶夹在 0nm宽的 InGaAsP势垒层之间,最终覆盖层是20nm厚的InGa-A sP,把它们生长在 InP基片上,然后蚀刻掉InP,使量子阶层与大块的半导体分隔开,只留下很细的一根支柱,呈图钉状结…     

槽栅型微结构用于红外色差校正的仿真与实验

针对传统光学元件在红外波段色差校正方面存在系统结构复杂、光能损失严重、质量大等问题,以红外波段4.8μm和10.6μm存在的色差为例,将槽栅型表面微结构用于红外波段的色差校正;根据广义斯涅尔定律及时域有限差分(FDTD)理论计算微结构表面的相位分布,采用FDTD Solution软件仿真双方柱槽栅型微结构;设计两个槽栅型微结构宽度L1=400nm、L2=950nm,槽栅高度K=500nm;采用离心式涂胶法、电子束光刻、离子刻蚀等一系列工艺技术,制备双方柱槽栅型微结构样品,分析胶膜厚度、曝光图像质量、刻蚀槽型的影响因素。结果表明:改变L1和L2的大小可实现在4.8μm和10.6μm这两种波长下分别达到0~1.5π和0~2π范围的相位调制;L1=408nm,L2=944nm,K=495.32nm,表面粗糙度为16.32nm,相关参数在误差允许范围之内;4.8μm和10.6μm这两个红外波段的峰值透过率分别为71%和64%;利用平行光位置色差测试原理测得两个红外波位置色差减小到30%,从而验证了槽栅型微结构器件对红外色差的校正作用。     

InGaAs/GaAs应变量子阱结构在1054nm激光器中的应用

采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法生长了InGaAs/GaAs应变量子阱,通过优化生长条件和采用应变缓冲层结构获得量子阱,将该量子阱结构应用于1 054 nm激光器的制备。经测试该器件具有9 mA低阈值电流和0.4 W/A较高的单面斜率效率,在驱动电流为50 mA时测得该应变量子阱光谱半宽为1.6nm,发射波长为1 054 nm。实验表明:通过优化工艺条件和采用应变缓冲层等手段,改善了应变量子阱质量,该结果应用于1 054 nm激光器的制备,取得了较好的结果。     

六硼化镧场发射阴极阵列的制作及特性

 采用氧等离子体氧化刻蚀工艺,制备出尖锐的六硼化镧（LaBLaB₆）微尖锥场发射阵列。在二极管结构中测试了LaB₆-FEAs的场发射性能,得到了真空度为5×10^-5 Pa 下的I-V曲线及相应的Fowler-Nordheim节点。结果表明,由于LaBLaB₆材料较低的逸出功,使得阴极的开启电压较小,开启场仅为7 V/μm。此外,将氧等离子体氧化刻蚀方法与氩氧等离子体刻蚀方法和电化学刻蚀方法进行了比较,表明氧等离子体氧化刻蚀方法是制备LaB₆场发射阴极阵列的一种理想工艺。     

非热等离子体材料表面处理及功能化研究进展

等离子体技术在现代材料制备和表面处理过程中起着重要的作用.本文聚焦于非热等离子体(NTP)材料表面处理及功能化应用,重点综述NTP在材料表面处理及功能化过程中的最新研究进展,包括激励产生等离子体的等离子体源、NTP材料表面处理及功能化工艺以及具体应用.其中,激励产生等离子体的等离子体源包括感应耦合等离子体/容性耦合等离子体、电子回旋共振/表面波等离子体、螺旋波等离子体、大气压射流等离子体和介质阻挡放电等; NTP材料表面处理及功能化工艺包括等离子体表面接枝和聚合、等离子体增强化学气相沉积和等离子体辅助原子层沉积、等离子体增强反应刻蚀和等离子体辅助原子层刻蚀工艺等;等离子体表面处理及功能化的具体应用领域包括亲水/疏水表面改性、表面微纳加工、生物组织表面处理、催化剂表面处理等.最后提出了NTP技术材料表面处理及功能化的应用前景与发展趋势.     

硼掺杂金刚石薄膜同质外延生长及肖特基势垒二极管制备

采用微波等离子体气相沉积(MPCVD)在商用3mm×3mm×1 mm高温高压合成(HPHT)Ib型(100)金刚石衬底上同质外延生长B掺杂金刚石薄膜,并在此材料的基础上用磁控溅射和电子束蒸镀技术制备了不同结构参数金刚石肖特基势垒二极管。测试结果表明:所生长的金刚石薄膜表面非常平整,可以看到比较明显的原子台阶;所制备的器件具有明显的整流特性,肖特基电极直径100μm,肖特基电极和欧姆电极间距10μm,外加电压-15V,300K时测得器件正向导通电阻20Ω,反向饱和电流近似为10-6 A,反向击穿电压大约103.5V;电极间距越大,反向击穿电压越高,器件正向电流越小。     

CdSe量子点的S-K模式自组装生长

近年来 ,由于半导体量子点 (QD)材料可望提高器件的光电特性而成为研究的热点。如以量子点作为激活层的激光器 (L D)与量子阱 LD相比会有更低的阈值电流 ,更高的增益和特征温度。 - 族半导体量子点的研究主要集中在Cd Se/Zn Se[1～ 4 ] ,近年来也有 Zn Se/Zn S[5] 、Cd Te/Zn Te[6 ] 的报道。量子点的制备大多使用分子束外延 (MBE)方法 [7] ,而以金属有机化学气相淀积 (MOCVD)法生长的 Cd Se/Zn Se[8]量子点一般为 V-W模式。 Stranski-Krastanow(S-K)模式生长量子点与其他方法如电子束刻蚀等相比 ,具有方法简单、表面缺陷少…     

GaAs/AlGaAs量子点阵的制备及其荧光特性

采用电子束曝光和反应离子刻蚀的工艺,将GaAs/AlGaAs量子阱外延材料制成量子点阵,其光荧光谱显示出蓝移,并且蓝移量随着量子点直径尺寸的减少而增大。     

石墨烯纳米结构的制备及带隙调控研究

石墨烯在未来微电子学领域有极大的应用前景,但是其零带隙的特点阻碍了石墨烯在半导体领域的应用.研究发现,打开室温下可用的石墨烯带隙所需要的石墨烯纳米结构尺度在10 nm以下,这一尺度的纳米结构一方面制备比较困难,另一方面器件可承载的驱动电流较小.因此,如何实现亚10 nm石墨烯纳米结构的有效加工以及如何在有效调控带隙的基础上增大石墨烯器件可承载的驱动电流,还需要进一步的研究.本文首先研究了利用聚甲基丙烯酸甲酯/铬(PMMA/Cr)双层结构工艺,通过刻蚀时间的控制,利用电子束曝光及刻蚀工艺实现了亚10 nm石墨烯纳米结构的可控制备.同时设计并制备了单排孔石墨烯条带结构,该结构打开的带隙远大于相同特征宽度石墨烯纳米带所能打开带隙的大小.该结构在有效打开石墨烯带隙的同时,增加了石墨烯纳米结构可以承载的驱动电流,有利于石墨烯在未来微电子领域的应用.     

碟型量子阱微腔激光器的低阈值激射

利用反应离子刻蚀(RIE)和湿法腐蚀方法在InGaAs/InGaAsP多量子阱材料上研制出直径为8μm、4.5μm和2μm的碟型半导体微腔激光器。其中2μm直径的微碟在液氮温度下其光泵浦激射阈值仅为3μW左右。对高光功率密度下泵浦时出现的多模激射、跳模和激射光谱强度饱和现象进行了研究。并对微碟激光器的激射光谱线宽特性进行了初步的分析。