SU-8去胶工艺对电铸Ni材料力学性能的影响（英文）

SU-8负胶具有优异的力学性能、抗化学腐蚀性、热稳定性和生物兼容性,在MEMS工艺和器件中得到广泛应用。镍金属具有良好的力学性能和抗腐蚀性,因此常用来制作MEMS器件。在MEMS执行器中,弹性元件常采用电铸镍制作。SU-8经过经曝光显影后形成致密的交联网络结构是一种高分子聚合物,这种聚合物非常稳定,不溶于强酸强碱及常见的有机溶剂,尤其是在电铸金属结构后的SU-8胶的去除更为困难。目前的SU-8去胶技术,按去胶原理可分:机械物理去胶技术和氧化去胶技术。氧化去胶技术可以有效去除SU-8胶,但氧化去胶方法不同程度地损坏电铸金属,使其力学性能与去胶前相比发生显著的变化。因此需要研究去胶对Ni金属弹性模量的影响,从而为执行机构设计提供准确的基本数据。针对目前运用比较普遍的两种去除SU-8胶方式:微波等离子下游化学刻蚀和强碱熔盐浴,分别进行了去胶实验,对去胶前后的电铸Ni金属进行了弹性模量和硬度测试。实验结果表明,电铸镍的杨氏模量在经过微波等离子下游化学刻蚀后下降18%,而经过强碱熔盐浴后下降36%,但硬度下降不明显。     

紫外胶在聚合物准矩形电光波导中的应用

基于聚合物材料的波导型电光器件对提升光通信网络的带宽容量具有重要的意义。设计并制备了一种基于有机/无机杂化非线性材料的准矩形聚合物电光波导,采用SiO2作为下包层,紫外胶SU-8作为引导芯层,掺有生色团DR1的有机/无机杂化非线性材料DR1/SiO2-TiO2作为电光层,通过优化感应耦合等离子体刻蚀工艺的天线功率、偏置功率和氧气流量,将SU-8同时作为引导芯层和刻蚀工艺的掩模,制备了准矩形电光波导。实验测得波导传输损耗为-3.5 dB/cm。     

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。     

化学刻蚀过程中熔石英表面沉积物的形成及其对激光损伤的影响

化学刻蚀是提升熔石英光学元件抗激光损伤性能的重要后处理技术之一,但刻蚀后熔石英表面附着的沉积物对其表面质量、透射性能和抗激光损伤性能有很大影响。使用光学显微镜和原子力显微镜表征了化学刻蚀后附着于熔石英表面的沉积物的微观形貌,并分析了其形成机理;X射线能谱分析表明化学刻蚀后熔石英表面沉积物主要由Fe,Ni,Al等元素的金属盐组成。损伤阈值测试结果表明熔石英表面高密度沉积物区域的损伤阈值明显低于非沉积物区域,沉积物对熔石英光学元件的抗激光损伤性能产生严重影响,它们是诱导熔石英激光损伤的前驱体。     

严格电磁场波导方法的三维厚胶光刻工艺仿真（英文）北大核心CSCD

无论是在微机电系统(MEMS)还是集成电路(IC)领域,SU-8厚胶光刻已经成为制造高深宽比结构的主流工艺。为了取代昂贵而耗时的光刻实验,一套能够良好预测显影形貌,从而为优化光刻制造提供有效帮助的光刻仿真软件就成为必要而有价值的工具。基于严格电磁场波导法的理论,给出一种针对SU-8光刻胶在紫外光下的三维光刻仿真模型。利用该模型,能很好地预测显影后的光刻胶内光强分布和立体形貌。并完成了一系列仿真和实验结果来验证模型的有效性。仿真结果给出横截面光强分布图和显影立体形貌模拟图形,并与相应的实验结果进行对照。结果验证了本文提出的仿真模型的正确性,并且表明三维混合模型在保证精确性的前提下,较之其他仿真算法运算速度更快。     

亚波长金属线栅的设计、制备及偏振成像实验研究

针对红外偏振成像系统,运用等效介质理论,在氟化钙基底上设计了周期为200 nm,深度为100 nm的金属铝栅.模拟计算结果表明,设计的金属铝栅在中红外(3—5 μm)和远红外(8—12 μm)双波段范围内,以及±20°的视场范围内能够提供大于35dB的消光比.利用电子束曝光、反应离子束刻蚀、等离子去胶等工艺完成了金属铝栅的制作.将金属铝栅放在中波红外热像仪前,得到了目标轮廓清晰的偏振图像. 关键词： 亚波长衍射光栅 偏振成像 等效介质理论     

CVD金刚石中的氮对等离子体刻蚀的影响

采用非对称磁镜场电子回旋共振等离子体分别对沉积过程中掺氮和未掺氮的化学气相沉积金刚石膜进行了刻蚀研究, 结果表明: 掺氮制备的金刚石膜的刻蚀主要集中在晶棱处, 经过4h刻蚀后其表面粗糙度由刻蚀前的4.761 μm下降至3.701 μm, 刻蚀对金刚石膜的表面粗糙度的影响较小; 而未掺氮制备的金刚石膜的刻蚀表现为晶面的均匀刻蚀, 晶粒坍塌,刻蚀4h后其表面粗糙度由刻蚀前的3.061 μm下降至1.083 μm. 刻蚀导致表面粗糙度显著降低. 上述差别的主要原因在于金刚石膜沉积过程中掺氮导致氮缺陷在金刚石晶棱处富集, 晶棱处电子发射加强, 引导离子向晶棱运动并产生刻蚀, 从而加剧晶棱的刻蚀. 而未掺氮金刚石膜,其缺陷相对较少且分布较均匀 ,刻蚀时整体呈现为 (111) 晶面被均匀刻蚀继而晶粒坍塌的现象. 关键词： 掺氮 金刚石膜 刻蚀 非对称磁镜场     

火焰原子吸收光谱法研究四钛酸钾晶须对镍的吸附行为

利用火焰原子吸收光谱法(FAAS)研究了四钛酸钾对镍的吸附性能,提出了用四钛酸钾作为富集剂, 预富集、分离Ni(Ⅱ)的新方法。在pH值为5.0,振荡,静置后,吸附率可达到100％,吸附容量为62.5 mg·g-1。以0.5 mol·L-1 HCl作为解脱剂,沸水浴加热20 min,振荡,静置后,可将吸附在四钛酸钾上的镍定量洗脱。考察了共存离子对回收率的影响,结果表明：Ni(Ⅱ)的浓度在0.05～2.0 μg·mL-1范围内线性良好,线性方程为A=0.052 3c-0.017 6,相关系数r=0.999 8,检出限为56 ng·mL-1,相对标准偏差为2.6 %(Ni(Ⅱ)：0.08 μg·mL-1, n=9)。在优化的实验条件下,实测了三种茶叶中镍的含量,加标回收率在98.0%～102%之间。     

非均匀缺陷环对微波左手材料的影响

以金属铜六边形开口谐振环(SRRs)与金属铜线的组合为结构单元，研究了三维左手材料中的 缺陷效应. 利用电路板刻蚀技术制备了左手材料样品，采用波导法测量了SRRs构成的点缺陷 和线缺陷对左手材料X波段（8—12 GHz）微波透射行为的影响. 实验结果表明，引入不同尺 寸SRRs构成的点缺陷，材料谐振峰强度下降，最多达6 dB，相当于原来的186%，谐振频率 移动，通频带宽在630—720 MHz范围变化；引入不同尺寸SRRs构成三种取向的线缺陷时，材 料谐振峰强度下降，最多达11 dB，相当于原来的34 关键词： 左手材料 缺陷效应     

ICP-AES用于茶油中多种无机元素的测定研究

采用电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES)对毛茶油以及精炼工艺各阶段茶油中的Ca,K,Mg,Cu,Cr,Zn,Sr等18种无机元素进行了分析测定。该方法的加标回收率为82.7％～112.5％,相对标准偏差0.00%～6.66％,18种元素的方法检测限在0.4～10 μg·L-1之间。结果表明:茶油中富含多种人体所必需的无机元素。随着精炼程度的增加,多数元素含量呈下降趋势。经过脱胶后茶油中的P, Ca, Mg含量显著下降;经过脱酸和脱色工艺后,能促进油脂自动氧化的Fe, Cu, Mn, Ni等金属元素的含量明显减少;Pb经过脱胶、脱酸工艺后未检出;Co和Cd无论是在毛茶油还是精炼茶油中均未检出。经过精炼的茶油能有效地去除过量的金属元素,含量能够达到国家卫生限量标准。同时实验表明采用ICP-AES法测定茶油中的多种无机元素具有简单、快速、准确度高等特点。     

Silanization and antibody immobilization on SU-8

SU-8, an epoxy based negative photoresist, has emerged as a structural material for microfabricated sensors due to its attractive mechanical properties like low Young's modulus and chemical properties like inertness to various chemicals used in microfabrication. It can be used to fabricate MEMS structures of high aspect ratio. However, the use of SU-8 in BioMEMS application has been limited by the fact that immobilization of biomolecules on SU-8 surfaces has not been reported. In this study, the epoxy groups on the SU-8 surface were hydrolyzed in the presence of sulphochromic solution. Following this, the surface was treated with [3-(2-aminoethyl) aminopropyl]-trimethoxysilane (AEAPS). The silanized SU-8 surface was used to incubate human immunoglobulin (HIgG). The immobilization of HIgG was proved by allowing FITC tagged goat anti-human IgG to react with HIgG. This process of antibody immobilization was used to immobilize HIgG on microfabricated SU-8 cantilevers.     

Introduction in the band theory of molten salts

The electrochemical properties of molten salts are considered in the frame of band theory for ideal crystalline dielectrics. It turned out that metal impurities at low concentration in them generate the local electron levels in the wide band gap (>4 eV) of molten salt divided by 50 meV and more. They are occupied by electrons when Fermi level is approached to them from below. Then, the minor metal impurities fall out the molten salt when the electron occupation of their energy levels in the band gap achieves their solubility (<0.1 ppm) in the molten salt. At the same time, the given RedOx-potential of molten salt can be maintained without chemical additives but forced shifting of Fermi level by the electrochemical cell with one electrode strongly polarized and the other in equilibrium with this molten salt.     

Si衬底GaN基LED外延薄膜转移至金属基板的应力变化

采用电镀金属基板及湿法腐蚀衬底的方法将硅衬底上外延生长的GaNMQWLED薄膜转移至不同结构的金属基板,通过高分辨X射线衍射(HRXRD)和光致发光(PL)研究了转移的GaN薄膜应力变化。研究发现:(1)转移至铜基板、铬基板、铜/镍/铜叠层基板等三种基板的GaN薄膜张应力均减小,其中转移至铬基板的GaN薄膜张应力最小。(2)随着铬基板中铬主体层厚度的增加,转移后的GaN薄膜应力不发生明显变化。     

Fabricating high-aspect-ratio sub-diffraction-limit structures on silicon with two-photon photopolymerization and reactive ion etching

We fabricated sub-micrometer objects with feature sizes about one third of the exposure wavelength using two-photon photopolymerization in an epoxy-based photoresist SU-8 . Owing to the high mechanical strength of this photoresist, an aspect ratio as high as nine was achieved with a 200–300 nm lateral dimension. A simple equation was used to estimate the feature size from the laser parameters such as spot size, exposure time, pulse width, pulse repetition rate, and the material properties including the two-photon absorption coefficient and the exposure threshold dose. Patterns in SU-8 were transferred onto silicon using reactive ion etching, preserving both the feature size and aspect ratio. Vertical sidewalls of the transferred patterns were achieved using the black silicon method. PACS 42.82.Cr; 82.35.Ej; 85.40.Hp     

Fabrication of single-mode ridge SU-8 waveguides based on inductively coupled plasma etching

In this paper, a systematic study has been performed for the etching of negative photoresist SU-8 2005 using inductively coupled plasma. The etching rate, vertical profile, surface and sidewall roughness of the waveguide were investigated as a function of the chamber pressure, the bias power, the antenna power, the ratio of flow rate of Ar to O₂, and the etching time. The etching parameters were studied in detail and optimized to minimize the surface roughness in etched areas. Ridge MZI waveguides with SU-8 2005 were fabricated under the optimized etching conditions, resulting in smooth and almost vertical patterns. The waveguides showed single-mode propagation at 1550 nm wavelength and low propagation loss of less than 1.565 dB/cm, which was similar to the waveguides fabricated by the wet-etching technique.     

355nm激光曝光SU-8胶的XPS谱和FT-IR谱研究

SU-8光胶因具有良好的光刻性能,并可获得稳定的高深宽比而在微加工领域得到了广泛的应用。众多研究采用不同的光源对其进行了多种光刻研究,本文应用355nm激光对SU-8胶进行曝光,分别采用XPS谱和FT-IR谱分析了SU-8胶与激光相互作用过程中,355nm激光对SU-8胶的作用以及反应前后主要成分含量、分子结构的变化,初步探讨了SU-8胶中激光曝光能量与透入深度的关系。     

SU-8光刻胶应变分布光学全场检测方法

由于SU-8光刻胶的内应力将会影响高深宽比结构的全金属光栅的制作质量,本文针对近年来SU-8光刻胶应力测量困难的情况,提出了一种基于激光剪切散斑干涉技术的SU-8光刻胶应变分布测量的新方法。该方法通过对被测胶体加载前后两幅干涉图像的处理,直接得到被测胶体结构的全场应变分布情况,由胶体的应变变形数据即可反映出内应力的变化和分布趋势。同时使用ANSYS有限元分析软件对同一被测胶体进行应变仿真模拟研究,获得胶体结构的变形场仿真数据。组建了实验系统,进行了实验验证,结果表明:实际测量变形量约为1.189μm,仿真的最大变形量为1.088μm,测量误差在允许范围内,且测量的形变趋势与仿真模拟结果相一致,表明激光剪切散斑干涉技术可应用于SU-8光刻胶的应变分布全场无损检测。     

Polymers near metal surfaces: selective adsorption and global conformations

We study the properties of a polycarbonate melt near a nickel surface as a model system for the interaction of polymers with metal surfaces by employing a multiscale modeling approach. For bulk properties, a suitably coarse-grained bead-spring model is simulated by molecular dynamics methods with model parameters directly derived from quantum chemical calculations. The surface interactions are parametrized and incorporated by extensive quantum mechanical density functional calculations using the Car-Parrinello method. We find strong chemisorption of chain ends, resulting in significant modifications of the melt composition when compared to an inert wall.     

新型低熔点熔盐黏度的实验研究

熔盐因其具有广泛的使用温度范围,低蒸气压,大热容量,低黏度,良好的稳定性,低成本等诸多特性已成为聚光太阳能热发电中颇有潜力的传热蓄热介质。准确的熔盐热物性对于太阳能发电过程中介质的传热蓄热性能有重要影响。其中熔盐黏度作为重要的热物性之一,对于提高传热效率和降低流动阻力具有决定作用。本文利用研制的高温黏度测量仪对水和HITEC盐的黏度温度特性进行了实验研究,实验结果与文献数据具有较好的一致性,证明了该高温熔盐黏度仪的可靠性。为了降低混合熔盐的熔点,改进其热物性能,本文对Solar Salt进行改性研究,得到两种新型低熔点混合熔盐,并测定得到了黏度温度特性曲线。结果表明,改性后的高温熔融盐黏度有所降低,有利于降低太阳能热发电熔盐传热管路系统的阻力和成本。