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光诱导约束刻蚀体系中铜的沉积和羟基自由基的浓度分布

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光诱导约束刻蚀体系中铜的沉积和羟基自由基的浓度分布

作者：黄雅钰厦门大学

学位级别：硕士

约束刻蚀剂层技术(CELT)是一种可用于三维超微(纳米)图形的复制加工的技术,并且已经成功地应用在导体、半导体、绝缘体三维复杂形貌的加工上。由于CELT具有能有效控制刻蚀程度和对距离敏感的特点,也可发展为一种无应力的抛光技术。铜(Cu... 详细信息

约束刻蚀剂层技术(CELT)是一种可用于三维超微(纳米)图形的复制加工的技术,并且已经成功地应用在导体、半导体、绝缘体三维复杂形貌的加工上。由于CELT具有能有效控制刻蚀程度和对距离敏感的特点,也可发展为一种无应力的抛光技术。铜(Cu)互连线在大规模集成电路中得到广泛应用,但目前的工艺上还不能较好地实现对Cu表面低损伤、低划痕的抛光。我们课题组提出了一种基于光诱导约束刻蚀体系的化学抛光技术,初步实现了对Cu表面的化学平坦化。该技术的进一步发展面临着以下两个需要解决的关键问题:(1)对工件Cu进行光诱导约束刻蚀的过程中,工具表面会产生Cu的沉积,这是否会影响Ti02光催化剂层的性能,是否会影响光诱导平坦化的效果?如何抑制这种Cu沉积?(2)亟需建立一套对光诱导约束刻蚀剂层的浓度分布(厚度)的表征方法,以便评估和筛选不同种类的约束剂,进一步调控、优化光诱导约束刻蚀条件。针对以上问题,本论文着重研究光诱导约束刻蚀体系中工具表面Cu的沉积机制及其对光诱导约束刻蚀体系的影响,并尝试抑制Cu的沉积;建立两种用于表征光诱导约束刻蚀体系中·OH的浓度分布的检测方法。主要研究内容与结果如下:1.通过ZnO模板法化学沉积TiO2纳米管和电场沉积TiO2微粒膜分别制备了两种TiO2光催化剂层。采用扫描电子显微镜结合荧光分析方法筛选合适的TiO2纳米管的制备条件。前者的制备条件更可控,但制备较繁琐,制备原料较为昂贵。后者与基底的结合能力较差,在实验过程中容易脱落,载流子扩散路径不如TiO2纳米管短,复合程度相对较高,但制备过程相对较为简易和便宜,更有利于批量制备TiO2光催化剂层。2.分别构建基于TiO2纳米管光电极和TiO2微粒膜光电极的光诱导约束刻蚀体系。通过扫描电子显微镜及其能谱,X射线光电子能谱等方法发现在光诱导约束化学平坦化Cu的过程中,工具TiO2表面的沉积物为单质Cu及少量的Cu2O。探究在工具-工件之间的微纳尺度液层中Cu光催化还原沉积的机制,并在硝酸铜和甘氨酸的混合模拟溶液中研究Cu沉积对刻蚀体系的影响。用模拟研究沉积Cu的光催化沉积及对TiO2光催化性能的影响,进一步解释沉积机制并发现沉积增强了 TiO2的光催化性能,但随着沉积量的增加,增强机制会发生变化,并且过量的Cu沉积也会改变工具表面的原有形貌,反应过程中不断增加的沉积Cu也不利于控制刻蚀速度和平坦化精度。最后探究引入搅拌、加入络合剂及外置电场对TiO2表面Cu的沉积的抑制,并考察抑制措施对于工件Cu刻蚀的影响。在尝试抑制Cu沉积时也发现改善传质以抑制Cu沉积的同时也会带来工件Cu的刻蚀增强;采用添加络合剂结合改善传质的方法有望在抑制Cu沉积的同时提高平坦化效果。所以抑制方法和条件的选择需兼顾对工具-工件之间微纳液层中的多个化学和传质过程的影响。3.首先基于扫描电化学显微镜(SECM)的装置及原理,初步建立了基于基底产生/探针收集模式来评估光诱导约束刻蚀体系中游离态·OH的浓度分布的表征方法。其次,提出了一种在SECM的探针上进行Cu的原位沉积-刻蚀-溶出,用于表征光诱导约束刻蚀体系中游离态·OH的浓度分布的方法。同时运用上面两种方法,研究了约束剂甘氨酸对·OH的浓度分布的影响,并对光诱导约束刻蚀体系中刻蚀层的有效厚度进行估算。两种方法都可以提供对于·OHf浓度分布的表征方法,第一种方法操作上轻易和方便,可实现快速的具有一定空间分辨率的二维表征,但对游离·OH浓度测量存在一定偏差。而第二种方法对·OH浓度分布可以提供更精确的评估,测量环境也更逼近实际情况,但操作较为复杂和繁琐。这两种方法的提出都对于评估光催化剂层的效果,约束剂的捕捉效果,和约束刻蚀层的参数,及进一步研究刻蚀和约束机理有重要意义。

关键词：光诱导约束刻蚀体系二氧化钛光催化铜的化学平坦化羟基自由基的浓度分布扫描电化学显微镜

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建筑内墙用无机涂料的研究与开发

建筑内墙用无机涂料的研究与开发

作者：柳昭旭北京化工大学

学位级别：硕士

室内空气污染,尤其是室内装修产生的甲醛等挥发性有机物严重威胁国民的生命健康,成为人民日益关注的问题。因此,开发环保、有效、易于施工且成本经济友好的室内空气净化涂料具有十分重要的意义。贝壳粉作为一种废弃物具有极低的成本与... 详细信息

室内空气污染,尤其是室内装修产生的甲醛等挥发性有机物严重威胁国民的生命健康,成为人民日益关注的问题。因此,开发环保、有效、易于施工且成本经济友好的室内空气净化涂料具有十分重要的意义。贝壳粉作为一种废弃物具有极低的成本与高吸附性能,而二氧化钛光催化剂作为现代兴起的光触媒,可作为一种安全绿色的手段分解室内有机污染物。将贝壳粉用于空气净化涂料的应用目前较少,而二氧化钛光催化剂存在着光催化效率低下、光利用效率低等问题,限制了其在室内空气净化领域的应用。针对上述问题,本论文分别从贝壳粉内墙无机涂料制备与二氧化钛光催化剂的改性两方面开展研究工作,以生产出有效脱除甲醛的光催化内墙无机涂料。论文的主要研究内容有:(1)研究了贝壳粉无机填料的最适宜配比,并与制备的硅酸盐基料制备内墙涂料。以硅酸钾、硅酸锂混合物为成膜物质,使用贝壳粉与石英粉、陶瓷粉、钛白粉、硫酸钡等无机成分分散混合为无机填料,通过在光滑木板上的涂布试验考察了各种类填料的最适配比,并分别使用羧甲基纤维素钠溶液、有机乳液改性硅酸盐基料对涂料的机械性能加以改良。结果表明无机填料的最佳配比为贝壳粉:石英粉:陶瓷粉:钛白粉:硫酸钡=12:2:4:1:3,且10 g基料对应的羧甲基纤维素溶液粘合剂最佳添加量为2 g。(2)研究了在不同温度下对贝壳粉进行的煅烧改性后制备的涂料对甲醛的吸附性能。采用SEM表征、甲醛测试箱吸附测试与乙酰丙酮分光光度分析等考察了煅烧贝壳粉温度对涂料吸附性能的影响。结果表明:以10℃/min的升温速率从室温升至400℃,并在400℃下煅烧60 min的贝壳粉制成的涂料对甲醛具有更好的饱和吸附性能。在甲醛测试箱中,经煅烧改性的贝壳粉制成的涂料可以将空气中的甲醛含量降低约11.6%。(3)研究了纳米二氧化钛光催化剂的制备过程,并以离子掺杂对二氧化钛光催化剂进行了改性,研究了其对其甲醛的光催化分解能力。采用溶胶凝胶法以钛酸丁酯为原料,探索了N、Cu、Fe等对纳米TiO2进行离子掺杂改性的方法,并利用X射线衍射、扫描电镜、EDS能谱仪等手段对制备的光催化剂进行了表征。在甲醛测试箱中考察了在贝壳粉无机涂料中加入掺杂纳米TiO2光催化剂制备的涂料对甲醛的降解性能。结果表明,掺杂可以有效减小所制备的纳米TiO2粉体粒度,并具有较好的光催化降解甲醛性能,所制备的涂料可以将空气中的甲醛含量降低约22.82%。

关键词：无机内墙涂料贝壳粉空气净化涂料二氧化钛光催化除醛

活性炭负载TiO_2光催化降解微囊藻毒素-LR

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环保科技 2011年第2期17卷 5-9页

作者：姚杭永夏良亮闵浩浙江省环境工程有限公司浙江杭州310012 浙江省舟山市定海区环保局浙江舟山316000 上海同济工程咨询有限公司上海200092

以活性炭为载体,采用溶胶凝胶法制备了负载型的催化剂(TiO2/GAC)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法对催化剂进行了表征。通过有无紫外光降解和有无活性炭条件下的微囊藻毒素-LR(MCLR)降解试验,得出在紫外光照下... 详细信息

以活性炭为载体,采用溶胶凝胶法制备了负载型的催化剂(TiO2/GAC)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法对催化剂进行了表征。通过有无紫外光降解和有无活性炭条件下的微囊藻毒素-LR(MCLR)降解试验,得出在紫外光照下,MCLR不会自身降解,且紫外光照对活性炭吸附性能无明显影响。此外,研究了不同负载次数的催化剂对MCLR的吸附和光催化氧化降解影响。结果表明,负载一次的光催化剂吸附和光降解效率均最佳,对于初始浓度为100.00μg/L的MCLR溶液,保持催化剂浓度为3 g/L,负载一次的催化剂反应15 min后,94%的MCLR可被降解,20 min后可完全降解。其去除机制主要是被吸附在活性炭上的MCLR向TiO2表面连续迁移与TiO表面光催化降解,连续的迁移与TiO表面光催化氧化使得MCLR得以高效的去除。

关键词：活性炭吸附二氧化钛光催化微囊藻毒素-LR

TiO_(2)@SiO_(2)-C复合材料的制备及光催化处理印染废水研究

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化工生产与技术 2024年第5期30卷 17-20,35页

作者：徐威深圳市百都汇人力资源有限公司广东深圳518000

通过一步水热法制备了不同Ti负载量的TiO_(2)@SiO_(2)-C介孔复合材料,研究了TiO_(2)负载量、染料起始浓度和光照强度等对复合材料光催化处理废水的影响,考察其再生性能。结果表明,TiO_(2)@SiO_(2)-C复合材料结构在水处理方面具有优势;... 详细信息

通过一步水热法制备了不同Ti负载量的TiO_(2)@SiO_(2)-C介孔复合材料,研究了TiO_(2)负载量、染料起始浓度和光照强度等对复合材料光催化处理废水的影响,考察其再生性能。结果表明,TiO_(2)@SiO_(2)-C复合材料结构在水处理方面具有优势;当废水中亚甲基蓝(MB)质量浓度低于500 mg/L,在400 W紫外高压汞灯、反应时间6 h条件下,制备的复合材料对废水中MB的降解率达到98.4%,循环使用6次后的降解率仍高于90%。

关键词：二氧化钛光催化亚甲基蓝 SiO_(2)-C载体印染废水

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环保行动

绿色环保建材 2014年第11期 22-23页

自清洁水龙头解决水龙头清洁问题毕业于麻省理工学院设计研究所的Sarang Sheth在求学期间设计了一款名为「Little Twist」的水龙头,其最大的特点是没有一个传统水龙头那样的开关,而是把开关放在出水口的正下方,造型像是一对幼苗的叶片... 详细信息

自清洁水龙头解决水龙头清洁问题毕业于麻省理工学院设计研究所的Sarang Sheth在求学期间设计了一款名为「Little Twist」的水龙头,其最大的特点是没有一个传统水龙头那样的开关,而是把开关放在出水口的正下方,造型像是一对幼苗的叶片,旋转九十度即可将水全开,每次水从出水口流出,都会清洗一下开关,让开关时刻保持清洁状态。

关键词：旋转开关出水口环保行动旋转方向问题专家污染物净化二氧化钛光催化自行组装自然光照李鼐

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技术服“雾”盘点

今日科苑 2015年第3期 74-77页

在生活、工作过程中,我们都会用到火电厂用煤发出来的电,出行我们难免会驾车,城市的发展会使用大量的钢铁和水泥……这些消费过程无形中促进了空气质量的恶化。从这个角度来说,我们每个人都是雾霾天气的制造者,也是受害者。虽然有很多... 详细信息

在生活、工作过程中,我们都会用到火电厂用煤发出来的电,出行我们难免会驾车,城市的发展会使用大量的钢铁和水泥……这些消费过程无形中促进了空气质量的恶化。从这个角度来说,我们每个人都是雾霾天气的制造者,也是受害者。虽然有很多看起来十分可行的技术,但环境的改善并不是像带个口罩那么简单,冲出＂霾伏＂圈的战役才刚开始。

关键词：空气净化器工作过程非织造布技术空气质量三元催化器呼吸器脱硫工程二氧化钛光催化脱硝石灰石-石膏法

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恒智纳米:清洁居住环境的守护者

国际融资 2016年第7期27卷 32-33页

作者：张俊秀

荣登2016国际融资＂十大绿色创新企业＂榜单的江苏恒智纳米科技有限公司（简称：恒智纳米）致力于纳米材料研发应用与产业化,涉足空气与水净化处理、功能性涂料等领域,其研发的医用款纳米二氧化钛光催化空气净化器2015年获江苏省科技厅... 详细信息

荣登2016国际融资＂十大绿色创新企业＂榜单的江苏恒智纳米科技有限公司（简称：恒智纳米）致力于纳米材料研发应用与产业化,涉足空气与水净化处理、功能性涂料等领域,其研发的医用款纳米二氧化钛光催化空气净化器2015年获江苏省科技厅＂高新技术产品＂称号。该公司建设性地将其主要创新产品分类组合,利用互联网＋模式,

关键词：江苏省科技厅功能性涂料居住环境空气净化器二氧化钛光催化净化处理国际融资产品分类环保涂料绿色创新

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多溴联苯醚光化学与光催化降解进展

多溴联苯醚光化学与光催化降解进展