镍表面三维微图形的复制加工

运用约束刻蚀剂层技术(CELT)在金属镍(Ni)表面实现三维微图形加工,以规整的三维齿状微结构作模板,获得可有效CELT加工的化学刻蚀和捕捉体系,在Ni表面得到了与齿状结构互补的三维微结构并应用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征刻蚀图案,证实CELT可用于金属表面Ni的三维微图形刻蚀加工．     

镁合金表面微结构阵列的电化学微加工

研究了镁合金的约束刻蚀微加工方法. 通过对电解过程中电极表面氢离子浓度变化以及刻蚀体系对镁合金的腐蚀速率的测量与分析, 对一些可能有刻蚀作用的刻蚀体系进行了研究. 选用亚硝酸钠作为产生刻蚀剂(硝酸)的前驱体、氢氧化钠作为捕捉剂、少量硅酸钠作为缓蚀剂的约束刻蚀体系, 使用具有规整三维微立方体点阵结构的模板, 在金属镁表面加工出具有与模板互补特性的点阵微结构, 复制加工的分辨率为亚微米级. 并对刻蚀过程机理进行了探讨与分析.     

用规整膜板对砷化镓的三维微结构图形加工刻蚀

以微齿轮图形结构作为规整模板 ,用约束刻蚀剂层技术对GaAs样品表面进行了加工刻蚀 .在有捕捉剂H3AsO3存在的情况下 ,规则微齿轮图形能够很好地在样品表面复制 .刻蚀结果与没有捕捉剂存在时的刻蚀结果做了比较 .另外还测试了不同方法制得膜板的性能 ,初步探讨了电化学模板的制作工艺 .     

金属的电化学微区刻蚀方法

本文概述了现行的金属微区刻蚀方法并详细地介绍几种电化学刻蚀方法 ,比较了掩膜法、扫描电化学显微镜法、约束刻蚀剂层法、电化学扫描隧道显微镜法和超短电位脉冲法各自的特点 .从加工精度 (能否进行微米和纳米级加工 )、加工效率 (工序复杂程度 ,能否批量制造或复制 )、可用范围 (主要是能否加工复杂三维立体结构 )等各项因素进行了综合分析 ,结果表明 ,各种加工方法各有其优缺点 ,从总的效果来看 ,约束刻蚀剂层技术在微加工方面具有较大优势     

不同类型GaAs上应用约束刻蚀剂层技术进行电化学微加工

应用约束刻蚀剂层技术(CELT)对GaAs进行电化学微加工. 研究了刻蚀溶液体系中各组成的浓度比例、GaAs类型、掺杂以及阳极腐蚀过程对GaAs刻蚀加工过程的影响. 循环伏安实验表明, Br-可以通过电化学反应生成Br2作为刻蚀剂, L-胱氨酸可作为有效的捕捉剂. CELT中刻蚀剂层被紧紧束缚于模板表面, 模板和工件之间的距离小于刻蚀剂层的厚度时, 刻蚀剂可以对GaAs进行加工. 利用表面具有微凸半球阵列的导电模板, 可以在不同类型GaAs上加工得到微孔阵列. 实验结果表明: 在相同刻蚀条件下, GaAs的加工分辨率与刻蚀体系中各组分的浓度比例有关, 刻蚀结构的尺寸随着刻蚀剂与捕捉剂浓度比的增加而增大; 在加工过程中, p-GaAs相对于n-GaAs和无掺杂GaAs受到阳极氧化过程的影响较为显著, p-GaAs表面易生成氧化物层, 影响电化学微加工过程. X射线光电子能谱(XPS)和极化曲线实验也证明了这一点.     

约束刻蚀剂层技术对金属铝的微结构加工研究

采用约束刻蚀剂层技术, 以亚硝酸钠为先驱物, 通过电化学氧化产生刻蚀剂(硝酸)刻蚀铝, 并以NaOH为捕捉剂, 在电极模板上形成约束刻蚀剂层. 在金属铝表面加工出梯型槽微结构, 加工分辨率约为500 nm. 通过测量表面氢离子浓度, 对捕捉剂的约束效果进行了分析.     

硅表面上构筑具有化学特性的图形的新方法

为了在硅基底上得到不同化学基团修饰的图形,在氢终止硅（111）表面运用光刻技术和光化学反应结合来控制表面成膜反应的位置,并用AFM、XPS、接触角测定等验证了这种方法的可行性.     

微圆盘电极技术测定表面化学微加工时的约束刻蚀剂浓度分布

利用微圆盘电极技术, 测定了KBr、L-胱氨酸和硫酸组成的刻蚀溶液体系中Pt电极表面电化学氧化产生的刻蚀剂Br2浓度分布, 为约束刻蚀剂层技术(CELT)中刻蚀体系的选择和优化提供更直观的依据. GaAs表面CELT微加工实验证明了用微圆盘电极测得的表面刻蚀剂的浓度分布趋势与微加工实验所得到的结果一致     

碱性水溶液中甲醛在硅电极表面的电化学行为及其对硅化学刻蚀的影响

研究了KOH水溶液中氧化剂甲醛在p-Si和n-Si(100)单晶半导体电极表面的电化学行为及其对硅化学刻蚀表面形貌的影响．实验结果表明,甲醛不仅影响p-和n-型半导体电极在碱性溶液中的阳极氧化峰电流,而且在负电位区能在Si(100)电极上发生还原．在光照条件下,p-Si(100)电极上也观测到了HCHO的电化学还原及光电流倍增效应．甲醛在硅电极表面的电化学还原反应分两步进行,反应终产物为甲醇．此外,HCHO能有效抑制碱性溶液中Si表面“金字塔”型表面粗糙颗粒的形成。     

玻璃表面的无钯活化化学镀镍

在非金属基体上化学镀镍 ,一般要先在基体上形成一层化学镀的催化剂 ,传统工艺是采用PdCl2 SnCl2 活化 敏化法[1 ] 。该工艺处理过程复杂 ,而且使用有毒的PdCl2 ,其价格昂贵。因此无钯活化法将带来巨大的经济效益和社会效益。我们曾在这方面进行了有益的尝试 ,如将玻璃表面经喷雾热解形成ZnO ,然后吸附银盐 ,活化还原 ,再化学镀[2 ] 。李兵等[3] 研究了非金属材料无钯催化活化工艺。研究了活化时间及温度对覆盖度的影响 ,但未给出具体活化液配方。本文提出了玻璃表面的一种无钯活化镀镍液配方 ,该配方由醋酸镍、甲醇、柠檬酸钠和氨组…     

液态氧化法处理超高分子量聚乙烯纤维

用液态氧化法对超高分子量聚乙烯纤维进行了表面处理,研究了处理介质、处理时间对超高分子量聚乙烯／环氧复合材料层间剪切强度的影响,用扫描电子显微镜、ＸＰＳ表面元素分析、毛细浸润法测接触角等方法探讨了纤维表面性能处理前后的变化,以及纤维与树脂的界面结合情况。     

铝合金表面用化学刻蚀和阳极氧化法制备的超疏水膜层的耐蚀性能

通过化学刻蚀和阳极氧化在AA2024铝合金表面制备超疏水表面。当化学刻蚀时间超过3 min时,表面在很宽pH值范围内显示出水静态接触角大于150°。SEM和AFM照片表明化学刻蚀时间决定了试样表面形貌和粗糙度。FTIR用来研究氟硅烷(G502)与AA2024表面的结合。结果说明FAS(氟硅烷)分子与铝合金表面的三氧化二铝发生反应,并在阳极氧化膜层表面展示出优异的结合性能。超疏水表面的耐腐蚀性能通过在质量分数为3.5%的NaCl溶液中进行动电位极化和交流阻抗(EIS)测试。电化学测试结果和等效电路模型显示出超疏水表面显著改善抗腐蚀性能。     

单晶硅上化学气相沉积铜薄膜的机理研究

A versatile metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) system was designed and constructed. Copper films were deposited on silicon (100) substrates by chemical vapor deposition (CVD) using Cu(hfac)2 as a precursor. The growth of Cu nucleus on silicon substrates by H2 reduction of Cu(hfac)2 was studied by atomic force microscopy and scanning electron microscopy. The growth mode of Cu nucleus is initially Volmer-Weber mode (island), and then transforms to Stranski-Rastanov mode (layer-by-layer plus island).The mechanism of Cu nucleation on silicon (100) substrates was further investigated by X-ray photoelectron spectroscopy. From Cu2p, O1s, F1s, Si2p patterns, the observed C=O, OH and CF3/CF2 should belong to Cu(hfac) formed by the thermal dissociation of Cu(hfac)2. H2 reacts with hfac on the surface, producing OH. With its accumulation, OH reacts with hfac, forming HO-hfac, and desorbs, meanwhile, the copper oxide is reduced, and thus the redox reaction between Cu(hafc)2 and H2 occurs.     

A preliminary study on chemical micro-machining of complex three-dimensional patterns on silicon substrates

Chemical micro-machining of complex 3-dimensional (3-D) patterns of silicon substrates was preliminarily explored by the confined etchant layer technique (CELT). Through systematic investigation, we demonstrated that cysteine as a scavenger and Br₂ as an etchant can be used to etch silicon substrates. The CELT has the potential to develop into a new means of micro-machining complex 3-D patterns on silicon substrates. However, due to the highly corrosive property of the chemicals used for the silicon etched system, great effort must be made to overcome these problems including the mold electrode with high chemical stability.Dedicated to Professor Gygy Horyi on the occasion of his 70th birthday