本文關(guān)鍵詞：基于離子束刻蝕技術(shù)的反臺(tái)面型MQCM研究

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【摘要】：石英晶體微天平(Quartz Crystal Microbalance, QCM)是一種厚度剪切振蕩模式體波傳感器,作為微量稱重工具,質(zhì)量檢測精度理論可到10-9g。具有靈敏度高、可靠性好、應(yīng)用范圍廣,可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測優(yōu)勢。自上世紀(jì)六十年代定量的質(zhì)量-頻移關(guān)系誕生到如今,其應(yīng)用領(lǐng)域已從單一的薄膜厚度測量拓展到物理學(xué)、生物學(xué)、電化學(xué)等領(lǐng)域。目前,獲得大諧振頻率和高靈敏度QCM尤為重要;因而,本文將介紹一種反臺(tái)面型(Inverted-mesa)雙QCM結(jié)構(gòu),結(jié)合離子束刻蝕、真空蒸發(fā)沉積、磁控濺射鍍膜、光刻等技術(shù),制作出反臺(tái)面型QCM,為多用途應(yīng)用提供相應(yīng)靈敏度的諧振頻率區(qū)間。首先,從現(xiàn)有的AT石英晶片體微加工化學(xué)刻蝕法、物理刻蝕法中選取離子束刻蝕技術(shù)加工反臺(tái)面結(jié)構(gòu),研究離子束刻蝕工藝和參數(shù),獲得束流密度0.497mA/cm2、離子能量300eV的離子束刻蝕AT切型石英晶體速率為1.0μm/h的結(jié)論。由于反臺(tái)面型QCM的制作方案采用兩次曝光,光刻工藝需制作電極曝光對(duì)準(zhǔn)裝置。其次,闡述薄膜制備方法、離子束刻蝕掩膜方法,結(jié)合光刻技術(shù)詳細(xì)敘述反臺(tái)面型QCM的微加工工藝流程。從薄膜制備方法中選取電子束加熱蒸發(fā)沉積A1膜、磁控濺射鍍Au/Cr膜,從離子束刻蝕掩膜方法中選取鋁犧牲層粘附式掩膜,結(jié)合光刻工藝,制定三種不同微加工方案,完成反臺(tái)面型QCM的制作。最后,針對(duì)諧振頻率測量,制作QCM夾持、引線裝置,表征反臺(tái)面型雙QCM諧振頻率。獲得同一片未刻蝕QCM、離子束刻蝕1h的反臺(tái)面型QCM諧振頻率分別為15.657830MHz、15.754025MHz,獲得另一組未刻蝕QCM、3h刻蝕QCM諧振頻率分別為15.753004MHz、16.258001MHz,得到反臺(tái)面型雙QCM諧振頻率工作區(qū)間。同時(shí),增加刻蝕時(shí)長,由1h增加至4h后對(duì)其表征,未獲得其諧振頻率,根據(jù)激光共聚焦掃描圖像,推斷長時(shí)間高能離子轟擊導(dǎo)致晶體內(nèi)部損傷。
【關(guān)鍵詞】：反臺(tái)面型 QCM 離子束刻蝕 微加工 諧振頻率
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212;TH715.11
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 石英晶體微天平12-19
• 1.2.1 石英晶體微天平發(fā)展12-13
• 1.2.2 石英晶體微天平原理13-16
• 1.2.3 石英晶體微天平的分類及應(yīng)用16-19
• 1.3 反臺(tái)面型石英晶體微天平19-20
• 1.3.1 反臺(tái)面型石英晶體微天平研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3.2 反臺(tái)面型石英晶體微天平優(yōu)勢20
• 1.4 論文的目的及主要研究內(nèi)容20-23
• 1.4.1 研究目的和意義20-21
• 1.4.2 研究內(nèi)容和技術(shù)路線21-23
• 第2章 AT石英反臺(tái)面制作工藝23-32
• 2.1 AT石英晶體23-24
• 2.2 反臺(tái)面加工技術(shù)24-27
• 2.2.1 化學(xué)刻蝕法25
• 2.2.2 物理刻蝕法25-26
• 2.2.3 反臺(tái)面型刻蝕方法選用26-27
• 2.3 離子束刻蝕工藝27-29
• 2.4 QCM電極曝光對(duì)準(zhǔn)29-32
• 第3章 反臺(tái)面型雙QCM微加工制作32-49
• 3.1 薄膜制備方法32-36
• 3.1.1 電子束加熱蒸發(fā)33
• 3.1.2 直流、射頻濺射沉積33-34
• 3.1.3 磁控濺射34-35
• 3.1.4 反臺(tái)面型QCM薄膜制備方法35-36
• 3.2 反臺(tái)面型QCM粘附式掩膜方法36-38
• 3.3 反臺(tái)面型雙QCM微加工制作工藝38-48
• 3.4 實(shí)驗(yàn)小結(jié)48-49
• 第4章 反臺(tái)面型雙QCM的表征49-57
• 4.1 諧振頻率測量儀49-50
• 4.2 反臺(tái)面型雙QCM夾持、引線裝置50-51
• 4.3 反臺(tái)面型雙QCM諧振頻率測量結(jié)果51-57
• 4.3.1 激光共聚焦掃描51-53
• 4.3.2 諧振頻率53-57
• 結(jié)論57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果65

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本文編號(hào)：708496