基于扫描隧道显微镜的纳米加工技术

介绍了具有原子级分辨率的扫描隧道显微镜(STM)的工作原理及其相对于传统的电子束加工所具有的技术优势,阐述了STM在纳米加工中的应用和需要解决的技术难题。     

大规模集成电路制作中的光刻技术——紫外线曝光和电子束曝光

本文从实用于大规模集成电路制备的观点出发,对紫外线光刻和电子束光刻图形制作工艺中的问题进行了综述。在紫外线光刻方面,对接触曝光和投影曝光的对比、图形对准精度和正性胶图形的缺陷进行了讨论;对电子束曝光亦进行了讨论,这里包括扫描电子束曝光系统的稳定性、绘图精度、电子束光刻胶特性及其在有掩模制备和芯片直接曝光方面的应用等问题。     

扫描隧道显微镜（STM）在纳米结构制造中的应用

本文简要地阐明了扫描隧道显微镜(STM)的工作原理,详细地介绍了STM 在纳米结构制造中的一些应用,包括 STM 诱导淀积和刻蚀,STM 直接刻写、电子束光刻和移动单个原子等。     

电子束重复增量扫描生成三维结构的研究

针对三维曝光图形的结构特点,结合自行设计的图形发生器,提出了电子束重复增量扫描方式及曝光剂量与刻蚀深度关系和灵敏度的计算方法.根据计算得到的剂量关系,按照重复增量扫描方式,在SDS-3电子束曝光机上进行了曝光实验,显影后得到了轮廓清晰的梯锥和圆锥的三维结构.因此,重复增量扫描方式可以用于三维结构的加工,并且关于曝光剂量与刻蚀深度关系和灵敏度的计算可以为其提供符合实际曝光的参数.     

电子束重复增量扫描生成三维结构的研究

针对三维曝光图形的结构特点,结合自行设计的图形发生器,提出了电子束重复增量扫描方式及曝光剂量与刻蚀深度关系和灵敏度的计算方法.根据计算得到的剂量关系,按照重复增量扫描方式,在SDS-3电子束曝光机上进行了曝光实验,显影后得到了轮廓清晰的梯锥和圆锥的三维结构.因此,重复增量扫描方式可以用于三维结构的加工,并且关于曝光剂量与刻蚀深度关系和灵敏度的计算可以为其提供符合实际曝光的参数.     

一种新型电子束曝光文件格式设计及其应用

提出一种新型的电子束曝光数据格式，引入了面向对象的设计和适应于矢量型电子束扫描方式的设计，提高了对通用图形数据格式转换的精确度和效率，同时更便于对电子束曝光机的曝光控制。该设计已在电工所的科研项目“纳米级电子束曝光系统”中得到应用，被称之为EDF数据格式。     

电子束重复增量扫描曝光方式的反应机理研究

从高分子辐射化学的角度分析了电子束曝光的实际反应机理,推导得出曝光辐射剂量与辐射降解程度间的关系,提出了重复增量扫描方式的电子束微三维加工方法。通过在SDS-3型电子束曝光机上对正性抗蚀剂PMMA进行曝光实验,显影后得到轮廓清晰的三维结构,验证了该方法的可行性。     

亚半微米铬掩模版制作技术研究

介绍了用LeicaVB5电子束曝光系统在涂敷有PMMA电子束抗蚀剂的4英寸铬板上,通过扫描曝光、湿法显影、干法刻蚀等手段制作亚微米、亚半微米铬掩模版的工艺技术。     

基于DSP图形发生器曝光算法的研究

新型图形发生器使用DSP控制曝光过程，因此要求DSP程序高效地控制电子束实现图形的高精度扫描。而以往的算法(包括Bresenham算法)无法满足电子束扫描的特殊性，因此提出一种DSP实现曝光的算法。分析了Brcsenham算法的缺陷，同时对提出的新算法进行工作效率的理论分析和曝光数据的采集对比，结果证明该算法是一种能够保证精度和效率的算法。同时还探讨了斜矩形不分割的曝光算法。     

电子束重复曝光加工PCR微通道的工艺研究

对PCR微流控芯片通道中流体的流动特性进行了分析,发现流体在横截面为圆形的通道中流动时由摩擦引起的等效水头损失及表面张力均小于微矩形通道。以此为依据,将PCR芯片微通道优化设计成圆形通道。在JSM-5CF电子束曝光机上采用束斑尺寸80nm、能量20keV的电子束对1μm厚的聚甲基丙烯酸甲酯进行了单次曝光剂量40μC/cm2的8次重复增量扫描曝光实验,显影后得到的PCR芯片微圆通道轮廓清晰,边缘连续光滑。证明了电子束重复增量扫描曝光方式制作PCR微流控芯片微圆通道的可行性。     

Cu－Zn－Al合金中贝氏体的扫描隧道显微镜分析

本文用扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）在天气中研究了Ｃｕ－２７．２ｗｔ．％Ｚｎ－４．７ｗｔ．％Ａｌ合金中的贝氏体的精细结构，并与透射电镜（ＴＥＭ）及扫描电镜（ＳＥＭ）下的形态进行了比较，发现Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金中贝氏体是由亚片条或亚单元组成，亚单元由超亚单元构成，进而为贝氏体相变机制的再认识提供了重要的实验基础，并在此基础上提出Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ合金中贝氏体的形成模型。     

原子尺寸点接触中的电子输运性质

用二维－准－维－二维（2D－准1D－2D）模型，描述扫描隧道显微镜（STM）探头刺入金属单晶体表面再回拉而形成的探头与金属间的点接触，研究其电子输运性质。利用传输矩阵方法求解薛定谔方程，得出了以2e2／h为单位的鼻子化电导。对电导随收缩区的收缩量和延伸量的变化规律进行了研究。     

Nanomanipulation of Ligand‐Stabilized Au55 Clusters by Means of Scanning Tunneling Microscopy

We have investigated ligand‐stabilized Au₅₅ clusters by means of scanning tunneling microscopy (STM) at room temperature on highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) and other substrates. Single clusters or groups of several clusters were transferred between sample and STM tip using conventional voltage pulses. With a new variant of voltage pulses called “field‐emission pulses”, cluster shells were partly destroyed by heating with the field‐emission current, resulting in a “hardening” of the cluster layer. HOPG substrate surfaces with most of the clusters removed exhibit “pearl chains” of clusters attached to step edges.     

液相外延p型碲镉汞表面区与腐蚀凹坑的不同扫描隧道谱特征

利用超高真空扫描隧道显微镜对经过溴甲醇溶液腐蚀处理的液相外延碲镉汞材料进行了表征.发现经过腐蚀处理(3%浓度,2.5 min)的样品表面出现高密度的凹坑结构,凹坑深度约几十纳米,横向尺度在几十到几百纳米之间.扫描隧道谱测量表明,腐蚀样品表面平坦区呈现较大表观带隙,需考虑针尖诱导的能带弯曲效应,而凹坑区在零偏压区的扫描隧道谱线则近似为线性变化,说明该区域包含较高的带隙态并直接参与隧穿,从而掩盖了带隙信息.     

高温下紫外光能量在线检测方法与设计

目前市场上紫外光能量检测中存在辐射大、温度高、测量不便等问题。设计一种针对高温下通过光纤进行导光的紫外光能量在线检测方案。该方案将紫外光通过光纤传输至光电传感器进行光电转换处理,避免传感器高温下工作,并采用双传感器进行环境光滤除提高精度,进而采用高精度AD芯片将信号模拟量转换成数字量传输至主控制器STM32F103,经数据处理计算出相应的能量值和温度等参数,通过RS485总线传输方式进行数据传输至上位机进而实现实时监测。实验表明:整个系统运行稳定、耐高温、能够在线实时检测并分析紫外光能量变化,可广泛应用于工业自动化紫光检测领域。     

STM单分子剪裁术及其应用--纳米科技专家的手术刀

本文结合具体的实验,着重介绍了扫描隧道显微术（STM）诱导的单分子化学键断裂反应和成键反应（STM单分子剪裁术）的实验方法、剪裁机理和应用前景.STM单分子剪裁通过电压脉冲实现,化学键断裂和键合的能量来源于针尖和样品间发生非弹性隧穿的电子.STM单分子剪裁不仅可以对化学反应的路径进行控制,而且能控制和改变分子性质,实现某种物理效应,为单分子功能器件的制备提供一个重要的新方法.     

Closed-loop-based observer approach for tunneling current parameter estimation in an experimental STM

This paper is about parameter estimation in quantum effect of tunneling current, and is based on an experimental device of Scanning Tunneling Microscope (STM) type. Since this effect needs feedback control in order to be obtained and kept, a closed-loop stability analysis is first presented prior to any estimation. Then, in this context of closed-loop operation, an observer approach is proposed to estimate the couple of parameters which characterize the tunneling current (nonlinear) model. An extension of this observer technique to topography estimation is also discussed, and all the methodologies are illustrated with experimental data.     

应用于磁控电抗器控制器的一种电能计量实现方案

磁控电抗器可以实现无功补偿的平滑调节,而其电能计量模块关系到整个磁控电抗器控制器的精度和性能。针对某实际工程中磁控电抗器控制器反应速度快、精度高以及处理数据量大的要求,设计了一个STM32F103RBT6单片机驱动ADE7878计量芯片以获取三相电各相电能参数的电能计量模块实现方案。从测试结果表明,此方案符合工程要求。     

纳米结构可重入扫描隧道显微镜系统的研制

本文简介我们最近研制成功的超高真空（ＵＨＶ）扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）系统。该系统由于同时安装有扫描电子显微镜（ＳＥＭ），可以使ＳＴＭ的针尖在ＳＥＭ的引导下移到样品表面上任一感兴趣的地方去研究那时的纳米细节，从而使它的ＳＴＭ具有纳米结构可重入性。该系统还有一些特有的样品制备功能，可用于许多有价值的研究 。