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假塑性金属纳米粒子流体纳米压印中转移图形形貌控制研究

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假塑性金属纳米粒子流体纳米压印中转移图形形貌控制研究

作者：夏委委郑州大学

学位级别：硕士

半导体器件的特征尺寸必需急剧减小才能满足集成电路迅速发展的需要。传统光刻技术受光学原理的影响已达其技术极限，纳米压印采用非光学技术手段实现纳米结构图形的转移，是最具有潜力的下一代光刻技术备选支撑技术之一。本文针对传统... 详细信息

半导体器件的特征尺寸必需急剧减小才能满足集成电路迅速发展的需要。传统光刻技术受光学原理的影响已达其技术极限，纳米压印采用非光学技术手段实现纳米结构图形的转移，是最具有潜力的下一代光刻技术备选支撑技术之一。本文针对传统纳米压印工艺步骤复杂、成本高、分辨率低等技术缺陷，结合金属纳米压印步骤简单的优点和假塑性流体剪切稀化的特性，提出将不同大小的金属纳米粒子均匀分散在前驱体溶液中制备出假塑性金属纳米粒子流体，并作为转移介质用于纳米压印中。基于新型转移介质，对压印过程不同阶段影响图形转移精度的因素进行分析，并提出相应的解决措施。具体工作如下：1、介绍了传统纳米压印技术的工艺原理和特点，并在此基础上阐述了实现纳米压印技术的新手段，同时对纳米压印工艺中转移介质的选取标准和纳米压印在不同领域内的应用做了一定的概括。2、为提高压印过程中纳米线条保真度，基于假塑性流体的Carreau流变模型，利用COMSOL软件仿真分析了压印过程中不同参数如转移介质性质、流体粘度、施加压强、掩模板压印速度等对掩模板纳米腔穴内填充效果的影响，并验证了假塑性流体作为转移介质的技术优势。通过优化参数集可以实现压印阶段纳米腔穴的高填充度。3、掩模板上纳米结构图形的形貌完全决定了基板上转移图形的保真度，因此研究纳米腔穴的图形形貌误差对填充效果的影响十分必要。利用有限元软件对不同种类缺陷纳米结构腔穴内的填充度进行了仿真、分析和计算，得出由于制备工艺不完善导致的形貌误差对转移图形的保真度和脱模工艺的影响，并提出解决办法。4、脱模初始阶段微结构所受的脱模力最大，容易出现颈部微缩甚至断裂的现象。为保证转移图形的完整性，通过对脱模初始阶段影响微结构完整性的参数进行分析，获得流体粘附力、内部作用力、脱模摩擦力等作用于微结构的解析式，以及摩擦系数、Hamaker常数、图形深宽比、金属纳米粒子大小等对脱模完整性的影响。并得出在保证微结构不被拉断的情况下决定其最大深宽比的因素，为制备完整的高深宽比纳米线条提供了理论依据。通过对不同阶段影响图形转移精度的因素进行分析，得出制备高保真度纳米线条的最优化参数集，分析结果对后续工作中实验平台的搭建和工艺流程的设计具有重要指导意义。

关键词：纳米压印假塑性流体金属纳米粒子填充度保真度缺陷脱模

透射电镜三维重构技术在材料学科实验教学中的应用

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实验技术与管理 2021年第8期38卷 154-162页

作者：夏委委张梦倩西北工业大学材料学院陕西西安710000

在材料学科实验教学中,透射电子显微镜(TEM)是带领学生进入纳米世界必不可少的多功能表征工具,但常规TEM技术获得是三维物体在二维空间内的投影图,对观察和分析复杂结构的样品非常不利。将TEM三维重构技术引入材料学科实验教学,能够让... 详细信息

在材料学科实验教学中,透射电子显微镜(TEM)是带领学生进入纳米世界必不可少的多功能表征工具,但常规TEM技术获得是三维物体在二维空间内的投影图,对观察和分析复杂结构的样品非常不利。将TEM三维重构技术引入材料学科实验教学,能够让学生进一步了解TEM技术发展对材料学科的促进作用,理解多维度分析和表征纳米结构的必要性。文章以二元金属氧化物为例,详细介绍了TEM三维重构技术每个步骤的工作原理、操作流程和参数设置,有助于解决材料学科中形貌结构复杂样品的表征和分析问题,也能为TEM三维重构技术的应用实验提供指导。

关键词：透射电子显微镜三维重构材料学科实验教学

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假塑性流体纳米压印中影响填充度的因素

物理学报 2013年第18期62卷 459-466页

作者：夏委委郑国恒李天昊刘超然李冬雪段智勇郑州大学物理工程学院郑州450001

作为新一代的半导体加工工艺,直接金属纳米压印以其步骤简单、成本低等显著优点得到迅速的发展.然而目前纳米压印中所采用的转移介质在流动状态下为牛顿流体,牛顿流体的黏度是一个常量,而假塑性流体具有黏度随着剪切速率的增大而逐渐减... 详细信息

作为新一代的半导体加工工艺,直接金属纳米压印以其步骤简单、成本低等显著优点得到迅速的发展.然而目前纳米压印中所采用的转移介质在流动状态下为牛顿流体,牛顿流体的黏度是一个常量,而假塑性流体具有黏度随着剪切速率的增大而逐渐减小的趋势,更适用于纳米压印.综合假塑性流体的剪切稀化特性以及直接金属图形转移的优点,将不同大小的金属纳米粒子分散在基液中制成假塑性金属纳米流体并将其作为转移介质用于纳米压印中.基于假塑性流体的Carreau流变模型利用COMSOL软件仿真分析金属纳米粒子假塑性流体参数集对图形压印转移的影响,完成假塑性流体与牛顿流体分别作为转移介质实现图形转移的对比分析.同时还得到了压印过程中影响填充度的各个因素,如流体黏度、施加压强、掩模板移动速度等.研究工作为金属纳米粒子假塑性流体制备以及纳米压印流程的设计提供了理论基础.

关键词：纳米压印假塑性流体填充度

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透射电镜带轴系列倾转的数学模型设计

实验技术与管理 2022年第4期39卷 30-34页

作者：夏委委张梦倩西北工业大学材料学院陕西西安710000

透射电镜(TEM)是一个集多功能于一体的微结构表征工具,对分析材料的形貌、结构和性能意义较大。TEM采集的数据是三维物体在二维空间的投影图,想要得到全面准确的信息,需将样品倾转至特定晶带轴方向。晶带轴系列倾转的操作主要依赖菊池... 详细信息

透射电镜(TEM)是一个集多功能于一体的微结构表征工具,对分析材料的形貌、结构和性能意义较大。TEM采集的数据是三维物体在二维空间的投影图,想要得到全面准确的信息,需将样品倾转至特定晶带轴方向。晶带轴系列倾转的操作主要依赖菊池极的位置,然而由于不同晶带轴之间的角度相差较大,在荧光屏上难以观测到多个不同菊池极,且倾转过程中样品位置会发生大幅度偏移,需在衍射和成像模式之间反复多次切换方可获得理想的结果。为降低带轴系列倾转的操作难度,该文建立数学模型,通过测量菊池线与水平方向的夹角,可简单快速地获得目标晶带轴所需的倾转角度。该工作为高校充分利用TEM检测晶体微观结构、确定取向关系提供具体的理论和实验指导。

关键词：透射电子显微镜菊池极晶带轴倾转数学模型

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金属诱导横向晶化非晶硅薄膜技术及新发展

微纳电子技术 2013年第9期50卷 592-598页

作者：李冬雪汪浩夏委委刘超然李天昊段智勇郑州大学物理工程学院郑州450001 电子科技大学电子工程学院成都611731

金属诱导横向晶化技术(MILC)由于具有晶化温度低、晶化颗粒大等优点而获得了快速发展。阐述了金属诱导横向晶化非晶硅薄膜的晶化机理、晶化效果及影响晶化效果的主要参数,并介绍了基于多种辅助措施,如离子掺杂、电磁场辅助、微波退火、... 详细信息

金属诱导横向晶化技术(MILC)由于具有晶化温度低、晶化颗粒大等优点而获得了快速发展。阐述了金属诱导横向晶化非晶硅薄膜的晶化机理、晶化效果及影响晶化效果的主要参数,并介绍了基于多种辅助措施,如离子掺杂、电磁场辅助、微波退火、激光退火、氮硅化合物覆盖法和焦耳热升温法等方法,以优化金属诱导横向晶化非晶硅薄膜。辅助措施均有利于增强晶化效果,更易获得大面积无孪晶多晶硅薄膜,并具有较高的载流子迁移率。最后提出采用微纳金属阵列结构调控晶化能量,实现低温、高速、大晶粒直径的多晶硅薄膜制备新方法。

关键词：金属诱导横向晶化低温活化能多晶硅薄膜

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透射电镜双碳膜型液体腔设计及应用实例分析

实验室研究与探索 2023年第1期42卷 17-19,62页

作者：夏委委姚西媛黄斌傅茂森张梦倩西北工业大学材料学院西安710072

以拓展透射电镜液体腔技术在实验室的应用为目的,设计一种操作简单、成本低廉、实验成功率高的双碳膜型液体腔。利用移液枪将前驱体溶液滴在透射电镜载网的碳膜面,液滴与碳膜间的疏水性使之呈现球状特征;将另一载网碳膜面向下放置在液... 详细信息

以拓展透射电镜液体腔技术在实验室的应用为目的,设计一种操作简单、成本低廉、实验成功率高的双碳膜型液体腔。利用移液枪将前驱体溶液滴在透射电镜载网的碳膜面,液滴与碳膜间的疏水性使之呈现球状特征;将另一载网碳膜面向下放置在液滴表面,形成三明治夹心结构;在静置过程中,前驱体中的溶剂逐渐挥发,液滴层厚度降低;由于微腔室内的毛细力使2片载网紧紧结合在一起,形成多个密闭的小型液体腔室。由实验应用表明,通过调控前驱体溶液浓度和组分、改变电子束束流密度,能够实时有效地观测金属纳米颗粒在液体环境中的微结构演变行为:生长、刻蚀、定向附着和形貌圆形化。双碳膜型液体腔的成功设计为促进透射电镜技术的发展及其在材料学科中的应用提供实验依据。

关键词：液体腔双碳膜原位透射电镜

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压缩式气压纳米压印阻尼减振分析

机械科学与技术 2014年第10期33卷 1463-1467页

作者：刘超然罗康李天昊夏委委李冬雪段智勇郑州大学物理工程学院郑州450001 华北水利水电学院电力学院郑州450011

纳米压印技术十几年来获得快速发展,新提出的纳米压印压缩式气压纳米压印系统存在的自身振动影响图像转移精度。采用阻尼减振系统避免施压过程中伺服马达和施压活塞位移产生的系统振动影响。基于振源和施压系统结构建立阻尼减振模型,材... 详细信息

纳米压印技术十几年来获得快速发展,新提出的纳米压印压缩式气压纳米压印系统存在的自身振动影响图像转移精度。采用阻尼减振系统避免施压过程中伺服马达和施压活塞位移产生的系统振动影响。基于振源和施压系统结构建立阻尼减振模型,材料物质特性分析和有限元模型仿真分析优化减振系统材料及其内部结构设计。分析结果表明蜂窝外接圆半径为0.02 m,相邻两外接圆距离外切的蜂窝结构为减振装置最优单元层,橡胶材质的3层单元层蜂窝型层叠减振结构最大衰减振幅可达87.51%,可有效减少系统振源对压印转移图形保真度的影响。

关键词：纳米压印压缩式气压阻尼减振模型仿真蜂窝型

高校材料类专业项目式实验教学模式探索与实践

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科教导刊 2024年第1期 11-13页

作者：夏委委黄斌傅茂森西北工业大学材料学院陕西西安710072

实验课程作为高等教育教学体系的关键组成部分,担负着培养学生实践动手能力和综合创新能力的重任。文章针对目前实验课程存在的问题进行分析,将项目式教学法应用到材料学科的实验教学中。以功能纳米材料综合实验课程为例,从课题制订、... 详细信息

实验课程作为高等教育教学体系的关键组成部分,担负着培养学生实践动手能力和综合创新能力的重任。文章针对目前实验课程存在的问题进行分析,将项目式教学法应用到材料学科的实验教学中。以功能纳米材料综合实验课程为例,从课题制订、授课模式和考核方式三个方面入手,探索教学模式改革对综合型创新型人才培养的意义。

关键词：项目式实验教学材料类专业教学改革

中国蓝藻新记录种--纤细双色藻(Cyanobium gracile)

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湖泊科学 2025年第1期37卷 229-237页

作者：刘洋委雅菲李效宇张榜军河南省水生态毒理与健康防护国际联合实验室新乡453007 河南师范大学生命科学学院新乡453007 河南省丹江口水库水域生态系统野外科学观测研究站南阳474450

随着基因测序技术的发展,环境中一些微藻不断被发现,超微蓝藻便是其中之一,但关于超微蓝藻的多相分类学研究在我国报道较少。本研究首次在某自来水厂分离纯化获得了一株超微蓝藻藻株Cyanobium gracile HNU001,并对其形态学、超微结构和... 详细信息

随着基因测序技术的发展,环境中一些微藻不断被发现,超微蓝藻便是其中之一,但关于超微蓝藻的多相分类学研究在我国报道较少。本研究首次在某自来水厂分离纯化获得了一株超微蓝藻藻株Cyanobium gracile HNU001,并对其形态学、超微结构和分子特征进行了研究。形态学研究发现,其藻细胞呈椭圆形或椭球形,在分裂过程中平行于短的细胞轴对称存在;超微结构显示了细胞二分裂繁殖以及类囊体膜平行于细胞膜排列;16S rRNA基因序列显示,该藻株与双色藻属Cyanobium的序列相似性大于99.9%,分子系统树聚为一束;该藻株与Cyanobium gracile PCC 6307的D1-D1′、Box-B螺旋结构一致。综合以上结果,将其命名为纤细双色藻(Cyanobium gracile),是在我国的首次报道。

关键词：蓝藻超微蓝藻双色藻分类分子系统