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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 被引量：5
1
作者 吴鹿杰 文庆涛 +5 位作者 高雅增 卢维尔 夏洋 李艳丽 孔祥东 韩立 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期156-164,共9页
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... 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。 展开更多
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
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基于原子层沉积技术制备氧化钽薄膜及其特性研究 被引量：5
2
作者 明帅强 文庆涛 +3 位作者 高雅增 闫美菊 卢维尔 夏洋 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期6042-6047,共6页
本工作以单晶硅为衬底,乙醇钽和水分别为钽源和氧源,研究原子层沉积技术制备氧化钽薄膜的工艺,考察了乙醇钽温度、衬底温度、脉冲时间等工艺条件对氧化钽薄膜的生长速率、粗糙度和表面形貌等特性的影响。通过椭偏仪、原子力显微镜、扫... 本工作以单晶硅为衬底,乙醇钽和水分别为钽源和氧源,研究原子层沉积技术制备氧化钽薄膜的工艺,考察了乙醇钽温度、衬底温度、脉冲时间等工艺条件对氧化钽薄膜的生长速率、粗糙度和表面形貌等特性的影响。通过椭偏仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜以及高分辨X射线光电子能谱测试分析表明,制备获得的氧化钽薄膜表面光滑,粗糙度小于1 nm,薄膜生长速率受工艺参数的影响较大,其中在乙醇钽源瓶温度170℃、脉冲时间0.1 s以及衬底温度200℃时,氧化钽的生长速率为0.253/cycle。本工作基于原子层沉积高性能氧化钽薄膜的工艺研究,将对氧化钽薄膜在介质材料、存储介质以及光学涂层等领域的应用奠定基础。 展开更多
关键词 原子层沉积 氧化钽薄膜 乙醇钽 生长速率 粗糙度
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化学气相沉积技术制备亚厘米尺寸单晶石墨烯的工艺研究 被引量：1
3
作者 王延伟 卢维尔 +1 位作者 闫美菊 夏洋 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1-5,共5页
本实验以多晶铜为基底,研究了利用化学气相沉积(CVD)技术制备不同尺寸的单晶石墨烯的工艺。对比了铜基底预处理方法、气体流量、压强和生长时间对单晶石墨烯尺寸及表面形貌的影响,结果表明,Ar和O2预处理可以降低石墨烯的成核密度,适当的... 本实验以多晶铜为基底,研究了利用化学气相沉积(CVD)技术制备不同尺寸的单晶石墨烯的工艺。对比了铜基底预处理方法、气体流量、压强和生长时间对单晶石墨烯尺寸及表面形貌的影响,结果表明,Ar和O2预处理可以降低石墨烯的成核密度,适当的CH4浓度便于单晶石墨烯的生长,压强的大小影响单晶的形貌,生长时间决定了单晶的尺寸。通过对预处理气体及流量、生长压强和时间等参数的调节,获得了0. 01~6 mm单晶石墨烯的可靠制备工艺。在常压101. 325 k Pa、铜基底经Ar和O2预处理、生长温度1 068℃、600 sccm H2和25 sccm CH4的气体条件下,制备出6 mm的单晶石墨烯。此外,本实验还对石墨烯制备过程中杂质颗粒的形成机理进行了研究,发现引入的杂质颗粒可能是基底Cu氧化后的结晶颗粒以及石英管在高温条件下硅的脱落。本研究所得不同尺寸单晶石墨烯的可靠制备方法为新型电子器件的发展提供了有力的支撑。 展开更多
关键词 化学气相沉积 单晶石墨烯 大尺寸
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基于COMSOL的纳米傅里叶红外光谱系统数值模型 被引量：5
4
作者 陈楠 王玥 +2 位作者 王博雨 夏洋 刘涛 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1125-1130,共6页
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... 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。 展开更多
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
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基于激光驱动等离子体光源的近红外傅里叶变换光谱系统 被引量：4
5
作者 王玥 陈楠 +2 位作者 王博雨 刘涛 夏洋 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1666-1673,共8页
近红外傅里叶变换光谱仪作为一种常用的科研级近红外光谱检测仪器,广泛应用于各个科研领域。目前的近红外光谱仪着重于光谱分辨率方面的提升,在光谱信噪比提升方面关注较少。光谱信噪比直接影响光谱线指数测量精度的优劣,光谱信噪比越高... 近红外傅里叶变换光谱仪作为一种常用的科研级近红外光谱检测仪器,广泛应用于各个科研领域。目前的近红外光谱仪着重于光谱分辨率方面的提升,在光谱信噪比提升方面关注较少。光谱信噪比直接影响光谱线指数测量精度的优劣,光谱信噪比越高,光谱线指数测量精度越高,越有利于对微量物质进行精细光谱比对。因此,提升光谱仪的光谱信噪比是十分必要的。对比常用的钨灯光源,激光驱动等离子体光源(LDLS)不仅在近红外区域具有高光照强度的优点,而且其独特的高频调制输出信号在经锁相放大器调制解调后能够很好的抑制背景信号对干涉光谱所带来的影响。高亮度与辐射调制的结合使得以LDLS作为光源的近红外傅里叶变换光谱系统在光谱信噪比方面获得显著提升。基于上述原因,提出利用新型激光驱动等离子体光源作为光谱信号输出源的近红外傅里叶变换光谱系统,并与含有调制能力的钨灯光源搭建的近红外傅里叶变换光谱系统进行了信噪比的比较实验。首先利用钨灯光源由斩波器高频调制再经过锁相放大器解调的方式,对锁相放大器积分时间进行优化并通过计算干涉光谱信噪比进行评估,分别对比了积分时间为0.5,1,5,10和20 ms的干涉光谱信噪比与对称度,确定后续系统中的锁相放大器最佳积分时间为5 ms,该状态下钨灯光源所实现的干涉光谱信噪比经计算约为90∶1;其次利用激光驱动等离子体光源代替钨灯光源和斩波器,在最佳积分时间下进行干涉光谱信噪比对比评估,结果表明激光驱动等离子体光源的干涉光谱信噪比与传统钨灯光源相比提升111倍;最后,利用近红外标准片对系统进行光谱测量准确性评估,结果表明利用该光源的近红外傅里叶变换光谱系统的近红外吸收峰值误差<0.5 nm,具有高光谱准确性与分辨能力。 展开更多
关键词 傅里叶变换光谱仪 激光等离子体 近红外光谱技术 锁相放大 信噪比
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Qplus传感器工艺误差影响的仿真分析 被引量：2
6
作者 李磊 张明烨 +3 位作者 冷兴龙 张凌云 夏洋 刘涛 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第10期5-9,共5页
为了探究微纳加工中的工艺误差对Qplus传感器性能指标的影响,采用基于COMSOL的多物理场有限元数值分析方法建立了包含工艺误差的Qplus传感器仿真模型,评估了湿法刻蚀后侧壁产生的晶棱、双面光刻对准偏差等典型工艺误差对传感器本征频率... 为了探究微纳加工中的工艺误差对Qplus传感器性能指标的影响,采用基于COMSOL的多物理场有限元数值分析方法建立了包含工艺误差的Qplus传感器仿真模型,评估了湿法刻蚀后侧壁产生的晶棱、双面光刻对准偏差等典型工艺误差对传感器本征频率、弹性系数以及品质因子的影响,并将仿真结果与实测值进行了对比,验证了仿真方法的准确性。结果表明:传感器的弹性系数及本征频率会因为湿法刻蚀后侧壁产生的晶棱明显提高,品质因子受工艺误差影响较小,变化幅度小于10%。分析方法有助于Qplus传感器的设计优化,使制备出的传感器性能参数更接近于预期设计值,同时为其他基于石英的MEMS传感器的仿真设计提供借鉴。 展开更多
关键词 Qplus传感器 微电子机械系统 工艺误差 有限元仿真 石英单晶 原子力显微镜
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散射式扫描近场光学显微系统的研制及应用测试 被引量：1
7
作者 陈楠 王玥 +1 位作者 刘涛 夏洋 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期195-203,共9页
基于扫描探针技术设计搭建了一套散射式扫描近场光学显微系统。基于搭建的系统结构和近场信号探测原理,理论分析和实验讨论了不同因素的干扰、解调阶次、聚焦光斑等因素对近场光学信号提取的影响。为进一步验证装置性能,对纳米金颗粒和... 基于扫描探针技术设计搭建了一套散射式扫描近场光学显微系统。基于搭建的系统结构和近场信号探测原理,理论分析和实验讨论了不同因素的干扰、解调阶次、聚焦光斑等因素对近场光学信号提取的影响。为进一步验证装置性能,对纳米金颗粒和机械剥离的六方氮化硼样品进行了测试。结果表明,所搭建的装置实现了10 nm的空间分辨率,可以清晰地观察到六方氮化硼表面声子极化激元在传播-反射过程中形成的驻波现象,展示了该技术在低维纳米材料光学表征中应用的巨大应用潜力。 展开更多
关键词 散射式扫描近场光学显微镜 扫描探针技术 近场光学 衍射极限 超分辨
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