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基于原子层沉积技术的高精度多层膜X射线菲涅尔波带片的制备研究

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光子学报 2021年第1期50卷 156-164页

作者：吴鹿杰文庆涛高雅增卢维尔夏洋李艳丽孔祥东韩立中国科学院微电子研究所微电子仪器设备研发中心北京100029 中国科学院大学北京101407 北京交通大学理学院北京100044 中国科学院电工研究所北京100080 北京市微电子制备仪器设备工程技术研究中心北京100029

基于原子层沉积与聚焦离子束切割抛光相结合的工艺,提出了一种多层膜型波带片制备技术。利用耦合波理论计算出最外环宽为10 nm的Al2O3/HfO2、Al2O3/SiO2、Al2O3/Ir和Al2O3/Ta2O5四种材料组合的多层膜波带片在X射线能量为8 keV和15 keV... 详细信息

基于原子层沉积与聚焦离子束切割抛光相结合的工艺,提出了一种多层膜型波带片制备技术。利用耦合波理论计算出最外环宽为10 nm的Al2O3/HfO2、Al2O3/SiO2、Al2O3/Ir和Al2O3/Ta2O5四种材料组合的多层膜波带片在X射线能量为8 keV和15 keV时的菲涅尔波带片的理论衍射效率,讨论了最外环宽和波带片高度对衍射效率的影响,选择了Al2O3/HfO2为后续叠层制备。研究了原子层沉积制备Al2O3和HfO2薄膜的生长特性,验证了原子层沉积技术制备单层膜厚为10 nm叠层结构的可行性,实验结果表明,利用原子层沉积技术制备Al2O3和HfO2薄膜粗糙度可控在1 nm,均匀性优于±1.5%,单叠层厚度误差仅为0.416 nm.同时,利用聚焦离子束切割抛光技术得到了最外环宽为10 nm,高宽比200的高分辨率X射线菲涅尔波带片。

关键词：菲涅尔波带片原子层沉积聚焦离子束高分辨率耦合波理论

PMMA/PVA双支撑膜辅助铜刻蚀法:一种改进的石墨烯转移技术

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材料导报 2019年第2期33卷 230-233页

作者：王胜涛卢维尔王桐夏洋中国科学院微电子研究所微电子仪器设备研究中心北京100029 北京交通大学理学院北京100044 中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室北京100029 中国科学院大学北京101407

石墨烯具有高载流子迁移率、高热导率、高力学强度等独特性能,可应用于微电子器件、生物传感器、燃料电池、储能器件等,在许多领域拥有广阔的发展前景。如何转移得到少残胶、无破损的石墨烯是其在电子器件中应用必须解决的问题。常规的... 详细信息

石墨烯具有高载流子迁移率、高热导率、高力学强度等独特性能,可应用于微电子器件、生物传感器、燃料电池、储能器件等,在许多领域拥有广阔的发展前景。如何转移得到少残胶、无破损的石墨烯是其在电子器件中应用必须解决的问题。常规的基于铜刻蚀法的石墨烯转移技术存在因聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解不彻底、残留在石墨烯表面而造成污染的不足。鉴于此,本工作提出了PMMA/PVA双支撑膜辅助铜刻蚀法,即在铜刻蚀法中引入高水溶性的聚乙烯醇(PVA,醇解度98%)作为高强度PMMA和石墨烯之间的阻隔层,构成双支撑膜。光学显微镜(OM)、拉曼(Raman)光谱及电学性能测试的结果表明,该方法转移得到的石墨烯残胶少、表面洁净,具有高的结晶特性,并且其背栅场效应晶体管(BGFET)表现出良好的载流子迁移率。此外,该方法操作简便,同时还是一种潜在的用于多种二维材料转移的普适技术。

关键词：石墨烯转移聚乙烯醇(PVA) 残胶铜刻蚀法聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 支撑膜

利用表面等离激元成像检测化学气相沉积法生长石墨烯

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光学学报 2019年第11期39卷 313-318页

作者：魏茹雪王延伟江丽雯孙旭晴刘虹遥王畅路鑫超卢维尔夏洋黄成军中国科学院微电子研究所健康电子研发中心北京100029 中国科学院大学北京100029 中国科学院微电子研究所微电子仪器设备研发中心北京100049 北京交通大学北京100044 北京市微电子制备仪器设备工程技术研究中心北京100029 集成电路测试技术北京市重点实验室北京100088

提出一种对化学气相沉积法生长石墨烯缺陷的快速检测方法。利用化学气相沉积法制备石墨烯并将其转移到目标基底上,制备出应用于表面等离激元(SPP)成像的石墨烯-金基底。SPP对界面处折射率变化具有高灵敏度,可以实现石墨烯边缘检测,并且... 详细信息

提出一种对化学气相沉积法生长石墨烯缺陷的快速检测方法。利用化学气相沉积法制备石墨烯并将其转移到目标基底上,制备出应用于表面等离激元(SPP)成像的石墨烯-金基底。SPP对界面处折射率变化具有高灵敏度,可以实现石墨烯边缘检测,并且石墨烯表面缺陷会引起SPP作用场的变化,利用SPP泄漏辐射效应将界面处SPP作用场变化传输至远场,使用CCD进行快速成像,可实现对转移后石墨烯的快速成像与检测。该方法检测到石墨烯边缘与表面的形貌信息,并且检测到颗粒污染物,避免了传统的检测方法灵敏度低、速度慢、有损检测等弊端,实现了对石墨烯缺陷的快速、无损检测。

关键词：表面光学单晶石墨烯表面等离激元成像缺陷检测快速无损检测

原子层沉积法制备SnO_(2)薄膜及其对钙钛矿电池性能的影响

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材料导报 2022年第7期36卷 122-127页

作者：明帅强王浙加吴鹿杰冯嘉恒高雅增卢维尔夏洋中国科学院微电子研究所微电子仪器设备研究中心北京100029 中国科学院大学微电子学院北京101407 嘉兴科民电子设备技术有限公司浙江嘉兴314022 北京交通大学理学院北京100044

本工作以单晶硅为衬底、四(二甲氨基)锡和水为前驱体,研究原子层沉积技术制备氧化锡薄膜的工艺及其光学和电学性能,并将其应用于钙钛矿太阳能电池。通过调节基底温度,详细研究了沉积温度对SnO_(2)薄膜的沉积速率、电学、光学等特性的影... 详细信息

本工作以单晶硅为衬底、四(二甲氨基)锡和水为前驱体,研究原子层沉积技术制备氧化锡薄膜的工艺及其光学和电学性能,并将其应用于钙钛矿太阳能电池。通过调节基底温度,详细研究了沉积温度对SnO_(2)薄膜的沉积速率、电学、光学等特性的影响,采用钙钛矿太阳能电池器件辅助验证SnO_(2)薄膜的性能。研究发现,随着基底温度的升高,沉积速率逐渐下降,原子层沉积的温度窗口在120~250℃;折射率随着温度的升高逐渐增大,带隙随温度升高而减小;沉积温度越高,表面氧空位缺陷浓度越大。SnO_(2)薄膜的工艺温度对钙钛矿太阳能电池性能有较大影响,采用160℃沉积的SnO_(2)薄膜作钙钛矿太阳能电池的电子传输层,可获得最优的电池性能,反扫最高效率为18.68%,此时器件的截止电压为1.077 V,短路电流密度为23.67 mA/cm^(2),填充因子为73.3%,且器件具有较小的迟滞效应。

关键词：原子层沉积氧化锡薄膜生长速率氧空位钙钛矿太阳能电池

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等离子增强原子层沉积低温生长GaN薄膜

物理学报 2017年第9期66卷 300-305页

作者：汤文辉刘邦武张柏诚李敏夏洋山东科技大学材料科学与工程学院青岛266000 中国科学院微电子研究所微电子设备技术研究室北京100029 中国科学院嘉兴微电子仪器与设备工程中心嘉兴314006

采用等离子增强原子层沉积技术在低温下于单晶硅衬底上成功生长了Ga N多晶薄膜,利用椭圆偏振仪、低角度掠入射X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪对薄膜样品的生长速率、晶体结构及薄膜成分进行了表征和分析.结果表明,等离子增强原子层沉... 详细信息

采用等离子增强原子层沉积技术在低温下于单晶硅衬底上成功生长了Ga N多晶薄膜,利用椭圆偏振仪、低角度掠入射X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪对薄膜样品的生长速率、晶体结构及薄膜成分进行了表征和分析.结果表明,等离子增强原子层沉积技术生长Ga N的温度窗口为210—270?C,薄膜在较高生长温度下呈多晶态,在较低温度下呈非晶态;薄膜中N元素与大部分Ga元素结合成N—Ga键生成Ga N,有少量的Ga元素以Ga—O键存在,多晶Ga N薄膜含有少量非晶态Ga_2O_3.

关键词：等离子增强原子层沉积氮化镓低温沉积

基于倏逝波界面散射的单个纳米颗粒无标记成像

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光学学报 2018年第6期38卷 290-295页

作者：江丽雯孙旭晴刘虹遥谌雅琴熊伟张朝前路鑫超中国科学院微电子研究所微电子仪器设备研发中心北京100029 中国科学院大学北京100049 集成电路测试技术北京重点实验室北京100088

介绍了一种利用倏逝波界面散射对单个纳米颗粒进行无标记成像的方法。分别使用全内反射(TIR)倏逝波与表面等离激元(SPPs)两种倏逝波与单个纳米颗粒相互作用,激发纳米颗粒极化并发生散射,所产生的界面散射与入射倏逝波发生干涉,形成了纳... 详细信息

介绍了一种利用倏逝波界面散射对单个纳米颗粒进行无标记成像的方法。分别使用全内反射(TIR)倏逝波与表面等离激元(SPPs)两种倏逝波与单个纳米颗粒相互作用,激发纳米颗粒极化并发生散射,所产生的界面散射与入射倏逝波发生干涉,形成了纳米颗粒极化场与抛物线形干涉条纹的特征成像。分别对直径为500,200,100nm的聚苯乙烯颗粒进行了单个纳米颗粒无标记成像。比较了两种倏逝波界面散射对单个纳米颗粒成像结果,发现表面等离激元界面散射成像中的单个纳米颗粒极化强度约是全内反射极化强度的10倍,并且接近于暗场成像。因此,表面等离激元界面散射对单个纳米颗粒无标记成像具有更高灵敏度。所提单个纳米颗粒无标记成像方法可以拓展到病毒检测、生物单分子成像等领域。

关键词：表面光学无标记成像单个纳米颗粒倏逝波界面散射全内反射表面等离激元

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面向数据密集型应用的细粒度内存管理方案

北京邮电大学学报 2017年第3期40卷 91-96,103页

作者：郝晓冉倪茂王力玉陈岚中国科学院微电子研究所EDA中心北京100029

提出并实现了一种细粒度内存管理方案.该方案以用户数据对象为粒度对内存进行管理,当需要将部分内存数据换出以获得空闲内存空间时,不再像传统操作系统以页为单位换出,而是将多个冷数据对象换出到底层存储设备中,最大限度地保证了被换... 详细信息

提出并实现了一种细粒度内存管理方案.该方案以用户数据对象为粒度对内存进行管理,当需要将部分内存数据换出以获得空闲内存空间时,不再像传统操作系统以页为单位换出,而是将多个冷数据对象换出到底层存储设备中,最大限度地保证了被换出的数据近期内不会再次被访问,从而有效减少了额外的I/O开销.测试结果表明,本方案与操作系统页交换机制相比,系统响应速度平均提高了37.5%.

关键词：计算机系统结构页交换数据密集型应用虚拟内存管理物理内存管理

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平顶飞秒激光开槽硅晶圆工艺仿真与实验研究

中国激光 2023年第20期50卷 84-91页

作者：张喆宋琦张昆鹏薛美侯煜张紫辰中国科学院微电子研究所微电子仪器设备研发中心北京100029 中国科学院大学微电子学院北京100049 长春理工大学国家纳米测量与制造技术中心吉林长春130022

硅是半导体领域使用最广泛的材料,近几年随着制程工艺的发展,传统的机械划片方法已经无法满足更高的加工质量要求。现有激光开槽与金刚石刀结合的划片工艺,多采用纳秒多光束的激光加工方式。介绍了能量呈平顶分布的飞秒激光开槽硅晶圆... 详细信息

硅是半导体领域使用最广泛的材料,近几年随着制程工艺的发展,传统的机械划片方法已经无法满足更高的加工质量要求。现有激光开槽与金刚石刀结合的划片工艺,多采用纳秒多光束的激光加工方式。介绍了能量呈平顶分布的飞秒激光开槽硅晶圆技术的双温数值仿真模型与实验,使用波长为517 nm的飞秒激光,基于有限元模型分析了飞秒脉冲加热硅表面的能量沉积过程和热场的演化过程,研究了激光功率、光斑间隔和能量分布等激光加工参数对工艺效果的影响。最后通过实验,实现了硅晶圆表面槽宽可控、槽底均匀、槽侧壁陡直的开槽工艺。实验结果表明,平顶飞秒激光划槽工艺在未来硅晶圆划片及微结构制备中具有很大的工程应用潜力。

关键词：激光技术飞秒激光双温模型光束整形激光烧蚀晶圆划片

基于COMSOL的纳米傅里叶红外光谱系统数值模型

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光谱学与光谱分析 2021年第4期41卷 1125-1130页

作者：陈楠王玥王博雨夏洋刘涛中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 北京交通大学理学院北京100044 北京市微电子制备仪器设备工程技术研究中心北京100029

傅里叶红外光谱(FTIR)是材料表征的一种重要手段,然而受限于光的衍射极限,传统傅里叶红外光谱仪的极限空间分辨率在微米量级,无法应用于纳米材料的表征。纳米傅里叶红外光谱(Nano-FTIR)是一种新兴的超分辨光谱表面分析技术,其以纳米级... 详细信息

傅里叶红外光谱(FTIR)是材料表征的一种重要手段,然而受限于光的衍射极限,传统傅里叶红外光谱仪的极限空间分辨率在微米量级,无法应用于纳米材料的表征。纳米傅里叶红外光谱(Nano-FTIR)是一种新兴的超分辨光谱表面分析技术,其以纳米级空间分辨率、宽光谱范围和高化学灵敏性的特点在纳米材料表征研究中展现了巨大的潜力。定性及定量的研究Nano-FTIR信号高空间分辨的来源和系统中光谱信号的提取过程,可以为Nano-FTIR仪器的设计研发和样品光谱表征结果的解释提供重要依据。该研究从典型的仪器结构和基本的工作原理出发,在多物理场有限元分析软件COMSOL中建立了等效研究模型,并对模型的重要细节和数值计算过程分别进行了说明。在仿真研究中,首先基于麦克斯韦电磁波理论计算了模型空间的电磁场增强情况,再模拟了探针在介电常数差异巨大的两种材料交界处的“线扫”过程,探讨了针尖近场增强信号的空间分辨率。随后,以探针与样品的散射功率为数值模型的研究对象,仿真了探针“轻拍”对信号的调制和解调提取的过程,并讨论了不同入射倾角和解调频率对光谱信号提取的影响。最后,为了验证模型的合理性,仿真了20,100和300 nm三种厚度SiO 2薄膜样品在900~1250 cm^(-1)波数范围的光谱响应,并将仿真得到的光谱与实测结果进行了对比。结果表明随着样品厚度的增厚,光谱信号得到相应的增强,模型预测的谱图与实测谱图波形与波峰位置较为一致,且与以往一些文献中采用针尖-样品间电场强度表示针尖处散射信号强弱的方法相比,获得的谱图在峰形上更为接近。提出的数值模型可用于Nano-FTIR光谱的预测,此外,模型也具有一定的通用性,可以为其他基于散射型近场光学显微(s-SNOM)技术的太赫兹光谱技术和针尖增强拉曼光谱研究提供一定的借鉴。

关键词：纳米傅里叶红外光谱散射式扫描探针显微镜 COMSOL 有限元仿真数值模型