全息法制备二维电调谐聚合物/液晶光栅

介绍了利用激光干涉形成的亮条纹引发预聚物/液晶的混合物相分离,制备了二维电调谐光栅。在对样品进行一次曝光之后,将样品绕着基板中心的法线方向转动一定的角度(如90°),再进行一次曝光,获得格子结构的聚合物/液晶二维光栅。实验结果表明,光栅中的聚合物和液晶在二维空间上呈周期性分布,其衍射图样为空间点阵且衍射效率可以利用电场进行调节。     

微透镜列阵成像光刻技术

介绍了一种利用微透镜列阵投影成像光刻的周期微纳结构加工方法.该方法采用商业打印机在透明薄膜上打印的毫米至厘米尺寸图形为掩模,以光刻胶作为记录介质,以微透镜列阵为投影物镜将掩模缩小数千倍成像在光刻胶上,曝光显影后便可制备出微米、亚微米特征尺寸的周期结构列阵.基于该方法建立了微透镜列阵成像光刻系统,并以制备800 nm线宽、50 mm×50 mm面积的图形列阵为例,实现了目标图形的光刻成形,曝光时间仅为几十秒,图形边沿粗糙度低于100 nm.该方法系统结构简单、掩模制备简易、曝光时间短;为周期微纳结构的低成本、高效率制备提供了有效途径.     

激光全息法制备二维硅基图形衬底

理论上模拟了全息光刻法制备二维硅基图形阵列的光强分布和显影过程,通过改变激光波长及入射光与样品表面的夹角即可得到不同周期的二维图形.在此基础上,采用三束光一次曝光和湿法腐蚀图形转移技术,在n型(100)硅衬底上制备出了周期在亚微米量级的均匀二维图形阵列.该方法适合大面积硅基图形阵列的制作.     

激光全息法制备二维硅基图形衬底

理论上模拟了全息光刻法制备二维硅基图形阵列的光强分布和显影过程,通过改变激光波长及入射光与样品表面的夹角即可得到不同周期的二维图形.在此基础上,采用三束光一次曝光和湿法腐蚀图形转移技术,在n型(100)硅衬底上制备出了周期在亚微米量级的均匀二维图形阵列.该方法适合大面积硅基图形阵列的制作.     

二次X射线曝光制作凹面光栅

介绍了一种通过微细加工技术即二次X射线曝光制作凹面光栅的方法。首先利用X射线截面光强遵循高斯分布的性质，无LIGA掩模版曝光显影后在PMMA上得到凹面，凹面深度可由曝光时间控制；再用带有光栅图案的LIGA掩模版第二次曝光显影在凹面上制作光栅。利用不同的掩模版，非常方便地制作了一维和二维凹面光栅，其粗糙度RMS值小于20nm。     

一次曝光法制备二维可调谐液晶光栅

设计了全息光路,采用一次曝光方法制备了基于聚合物分散液晶材料体系的二维可调谐液晶光栅.采用偏光显微镜和原子力显微镜对光栅的形貌进行检测,并利用He-Ne激光器对光栅的电光特性进行测定.结果表明,该光栅具有清晰的二维结构,衍射图样为空间点阵,衍射效率具有电场可调谐性.实验表明,改进的光路设计可制备多种形式的可调谐液晶器件.     

用X光光刻法制备亚波长抗反射结构

为了提高太阳电池的转换效果,降低反射光栅的偏振敏感性,开发了一种新的抗反射结构的微细加工技术.首先用X光光刻在PMMA光刻胶上得到相应的亚微米级的线宽图形,再利用显影技术获得了高深宽比的立体亚波长纳米结构,即抗反射结构.设计了适用于可见光波段的二维亚波长抗反射光栅,用X光光刻制作工艺在硅衬底上进行了实验制备.用此纳米加工技术获得了线宽为150 nm、高度约为450 nm(即深宽比为3.O)的PMMA减反射结构.同时还优化了曝光近接间隔、曝光剂量、显影时间等X光光刻参数.     

二维聚合物分散液晶光子晶体的制备与研究

为了改善现有聚合物分散液晶(PDLC)光子晶体(PC)的制备方法和电光特性,利用532nm激光干涉条纹引发聚合物和液晶的混合物相分离,采用全息两次不等时曝光的方法,即第1次曝光完成后,将样品沿基板中心法线旋转60°进行第2次曝光,制备得到电可调谐的二维三角格子的PDLC-PC。实验结果表明,两次曝光的时间对聚合物和液晶的相分离程度影响很大,用偏光显微镜观察优化条件下制备得的二维PDLC-PC发现,聚合物和液晶在二维空间上呈规则的三角格子周期性分布。用波长为633nm的He-Ne激光器探测得到在未施加电压时不同晶格常数的PDLC-PC的衍射图样,并根据一级衍射的电光变化曲线,可以看到,其衍射效率可以利用电场进行有效的调节。     

大幅面光刻胶板的显影工艺与终点控制技术

为了均匀显影大幅面激光全息光刻胶板,获得最佳衍射效果,使用自动喷淋显影工艺技术.文章讨论了显影方法及工艺对显影槽深均匀性的影响,包括激光的曝光能量,显影药液的浓度、温度、时间及胶板入液先后时间.通过多种显影方法比较,自动喷淋显影可以克服人工显影操作引起的时间、平稳性误差导致大幅面全息光刻胶母版显影不均匀、光栅槽型、终点控制和重复性差等缺陷,获得最佳显影效果.     

MEMS器件中电极制作工艺的研究

研究了常用的国产BP212正型紫外光刻胶和光学曝光机在利用剥离工艺制备电极中的适用性.结果表明,采用国产的光刻胶和曝光设备完全可以得到实用性的带有凹面的光刻胶剖面和线条均匀性达到微米级的金属线条,简化了lift-off工艺,降低了成本,改进了金属电极的制备方法.     

光刻制程参数对光刻胶DICD和锥角的影响

光刻胶经过曝光、显影后的锥角(Taper)和关键尺寸(Develop Inspection Critical Dimension,DICD)是光刻工艺的重要参数。明确影响锥角和DICD的工艺参数,进而控制锥角和DICD,这对工艺制程至关重要。本文结合光刻制程,探究了光刻胶厚度、曝光剂量、Z值、显影时间对锥角和DICD的影响,并结合蒙特卡罗算法对显影制程进行评估。实验结果表明:光刻胶厚度每增加1μm,DICD增加约2.6μm。同时,厚度增加会导致光刻胶顶部的锥角逐渐由锐角向钝角演变。曝光剂量每增加10mJ/s,DICD则减小约0.8μm,锥角则呈阈值跳跃式上升趋势。基板在最佳焦平面曝光,DICD和锥角均一性最好。显影时间每增加10s,DICD下降约0.3m,锥角则增加约1.7°。最终,DICD和锥角呈负相关关系,可以通过调节光刻工艺参数对锥角和DICD进行控制。     

对胶体球光刻中单层胶体晶体曝光特性的研究

对胶体球光刻中单层胶体晶体(MCC)的曝光特性进行了研究。利用磁控溅射的方法在蓝宝石衬底上生长SiO2薄膜并旋涂光刻胶,通过固液界面自组装的方法在光刻胶上制备了单层胶体晶体。胶体球光刻利用单层胶体晶体作为微透镜阵列,通过紫外曝光的方法在光刻胶上制备微孔阵列。光刻胶上图形的周期性与胶体球的直径有关,并且大直径的胶体球的聚光性能要强于小直径胶体球,在曝光过程中随着曝光时间的增加,由于曝光量的增加以及光刻胶的漂白现象,光刻胶上微孔的尺寸也在增加。最后以曝光后的光刻胶为掩膜,将感应耦合等离子体刻蚀技术(ICP)以及湿法腐蚀相结合,制备出了图形化蓝宝石(PSS)衬底。     

丙烯酸酯干膜光刻胶曝光特性及其应用

对一种新型的丙烯酸酯干膜光刻胶(DFP)的曝光及显影特性进行了研究,采用该干胶制作出微沟道结构,进行微流道实验研究。在4英寸(1英寸=2.54cm)硅片上实现了厚度为50μm的干胶完好贴敷,从而解决了干胶在硅衬底上的贴敷问题。利用改变曝光时间设定曝光剂量梯度的方法,研究了干胶的曝光特性。采用不同质量分数的显影液,研究干胶的显影特性,获得了优化的结果。采用干胶系统进行了微流体沟道制作,得到了侧壁陡直的微沟道结构。实验发现,65mJ/cm2及以上的曝光剂量可使厚度为50μm的干膜光刻胶充分曝光并获得形貌效果良好的微结构,质量分数为5%的显影液具有最快的显影速度。     

表面等离子体近场光刻制作二维纳米阵列

重点介绍了采用表面等离子体增强效应的近场光刻制作亚微米结构的二维点阵图形的技术。在研究亚波长纳米孔阵列超透射现象基本原理的基础上,应用有限差分时域(FDTD)算法数值模拟了周期性孔阵列的电场强度分布,讨论了纳米孔阵列所激发的表面等离子体激元提高近场光刻分辨率的微观机制。以金膜上的亚波长纳米孔阵列作为掩模版进行了接触式曝光实验,实际制作出了光刻胶的亚波长二维点阵图形,点阵图形的直径约为300nm,周期约为700nm。这种新型的微纳加工技术具有应用简单、成本低等特点,在大规模二维纳米点阵的制作方面有一定的应用潜力。     

亚微米尺寸金属电极的制备工艺

亚微米尺寸金属电极在高电子迁移率晶体管(HEMT)等半导体电子学器件中有重要应用,其制作是器件制作中的关键工艺,对器件性能有着重要影响。本文选择合适的涂胶旋转转速、烘烤温度(180℃)和时间,可以有效地减少电子束曝光后所产生的气泡。通过对聚甲基丙烯酸甲酯/聚二甲基戊二酰亚胺(PMMA/PMGI)双层胶进行电子束曝光和显影,确定了合适的曝光剂量为550 μC/cm2。通过调整显影液配比,并将显影时间控制在合理范围,获得了光滑完整的PMMA/PMGI双层光刻胶曝光图形。开发了双层光刻胶电子束曝光工艺,制备出宽度为200 nm的金属电极。     

表面传导电子发射显示器微细结构光刻工艺的优化

研究了旋涂和光刻工艺对制备表面传导发射显示器(SED)微细结构的影响,分析正性光刻胶和旋涂工艺的作用机理,探讨光刻胶的平面旋涂工艺、曝光剂量、前烘对光刻图形的影响.借助旋涂技术将光刻胶转移在附有金属薄膜的玻璃基片上,利用紫外光对其进行曝光,通过视频显微镜、台阶仪对实验结果分析,优化实验工艺参数.结果表明,光刻胶留膜率随旋转速度增大而减少,随光刻胶的粘度增大而增大,光刻图形宽度随曝光剂量的增大而变窄,曝光剂量40～50 mJ/cm2,前烘110 ℃保温25 min条件下光刻图形边缘平整,为研制SED微细结构奠定了基础.     

四元数和超复数在二维二次非线性相位耦合分析中的应用

针对二维二次非线性相位耦合分析中的分维配对问题,本文首先对一般二维谐波信号模型进行变换,构造了符合四元数结构的新的信号模型.接着讨论了Hamilton四元数、三维超复数及"新四元数"在估计二维谐波频率中的可能性.最后根据上述模型利用特殊的三阶累积量切片分析了加性高斯有色噪声中二维二次非线性相位耦合及联合Hamilton四元数和超复数在二维二次非线性相位耦合中的应用前景.此方法避免了在复数模型的二维二次非线性相位耦合分析中构造复杂的增广矩阵,并从根本上解决了通过分维求取频率之后,频率配对中所有可能产生的错误频率对,以及有可能产生的两维频率估计精度的不平衡性.仿真实验验证了本文的理论.     

表面阳极氧化铝结构对ZnO薄膜探测器的响应增强

通过在ZnO外延薄膜上淀积一层Al薄膜,并利用Al膜叉指型光刻胶图案为掩模,可以选择性地将叉指间无光刻胶区域下的Al膜阳极氧化,在ZnO表面形成氧化铝微纳结构,而在光刻胶掩模下未被阳极氧化的Al膜便成为ZnO紫外光电导探测器的叉指电极.用此法制备的非周期性氧化铝结构具有相近的孔大小和间距,形成可以在平面内全方位大角度衍射的光栅矢量.入射光可以被ZnO有阳极氧化铝结构的探测器比无此结构的器件在同等条件下的光响应度提高到了1.8倍.     

聚合物芯片复型模具的新型制作工艺研究

AZ4620是一种广泛应用于微系统制作的正性光刻胶。高温改性后的AZ4620在紫外曝光时光照部分不再发生光化学反应,基于这样的材料特性,以220℃高温硬烘30 min获得改性的无光敏性的光刻胶,通过Plasma氧刻蚀制作出底层结构,再在底层结构表面涂胶采用多次曝光和显影制作出具有三层微结构的光刻胶模具,利用模塑法制作聚合物PDMS芯片。对光刻胶高温硬固工艺进行分析,对产生回流、残余应力、气泡等问题进行理论分析和实验研究,优化了模具加工工艺。采用多次喷涂,Plasma氧处理改善浸润性,高温硬烘0.5℃/min的升温速率得到了质量较好的多层光刻胶模具,为利用正性厚胶制作多层微结构提供了新的方法。     

有机聚合物光波导光刻工艺的优化

针对RZJ-304(25 mp.s)型正性光刻胶,对芯层为PMMA的光波导材料,研究接触式光刻机提高光刻分辨率的方法.分别采用不同的曝光强度和曝光时间来改变曝光量,研究其对光刻图形宽度的影响;并通过改变曝光后烘焙(PEB)的温度和时间以及采用不同的显影时间,研究了其对光刻图形宽度的影响,从而得出优化的光刻工艺参数.