光致金屬熱氧化納米加工機(jī)理的研究.pdf

1、近年來，隨著納米科技的飛速發(fā)展，人們對于納米結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)研究產(chǎn)生了濃厚的興趣，許多新奇的微納米加工技術(shù)成為了熱門的研究探索方向，激光直寫技術(shù)就是其中之一。目前，對于激光直寫技術(shù)制備出的灰度掩模的表征方法還是傳統(tǒng)的居多。本文主要的工作就是用激光直寫技術(shù)制備出灰度掩模后，在運(yùn)用傳統(tǒng)表征方法(透射電鏡、選區(qū)電子衍射、原子力顯微鏡)的基礎(chǔ)上，提出了用顯微Raman法來表征，并對這種新穎的表征方法的機(jī)理進(jìn)行了分析。顯微Raman法優(yōu)勢在于不但方

2、便快捷，分辨率高而且掃描范圍較大。本文的主要工作包括以下三個方面的內(nèi)容：
　　 1．用特殊工藝制備出超細(xì)晶的金屬In的納米薄膜，再結(jié)合激光直寫技術(shù)，成功地在In金屬薄膜上制備出了灰度掩模。用五個不同的激光加工功率制備出含有五個不同灰度的In-In2O3掩模；用連續(xù)變化的激光加工功率制備出人像的灰度掩模。此法制備工藝簡單、成本相對低廉，制備出的樣品灰度變化范圍較大，且分辨率高。
　　 2．運(yùn)用傳統(tǒng)的表征方法來觀察制備出的灰

3、度掩模。文本主要以一個具有五個不同灰度的In-In2O3灰度掩模作為研究對象。用透射電鏡(TEM)、選區(qū)電子衍射(SAED)、原子力顯微鏡(AFM)等方法來表征灰度掩模的制備情況。透射電鏡的結(jié)果表明樣品出現(xiàn)了摩爾條紋，這說明In金屬膜一定程度地被氧化，產(chǎn)生了氧化銦(In2O3)，但是不能給出制備功率、樣品灰度與In2O3含量之間的關(guān)系。通過選區(qū)電子衍射的結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著灰度的增加衍射環(huán)變得明亮，這說明隨著灰度的增加樣品中In2O3含量增加了

4、，這樣可以建立灰度掩模加工功率和In2O3含量的關(guān)系，但是這種關(guān)系僅是定性而不是定量。原子力顯微鏡法通過體積的膨脹給出了In-In2O3灰度掩模的灰度與氧化銦(In2O3)含量的關(guān)系，但是原子力顯微鏡的掃描范圍比較小，不適用于大面積的灰度掩模表征。
　　 3．提出了用顯微Raman來表征灰度掩模的方法，并對其機(jī)理進(jìn)行了分析。在含有五個不同灰度的In-In2O3灰度掩模的五個不同灰度區(qū)域中各選取一個點(diǎn)來測量Raman光譜，發(fā)現(xiàn)隨著

5、灰度的增加Raman信號強(qiáng)度增加；又用Raman光譜儀對階梯灰度掩模進(jìn)行了線掃描，發(fā)現(xiàn)每一個相同灰度內(nèi)的Raman信號強(qiáng)度變化不大，而不同灰度間的Raman信號強(qiáng)度依然是隨著灰度的減小而增加。再結(jié)合原子力顯微鏡的表征結(jié)果，成功地建立了Raman信號強(qiáng)度與氧化銦In2O3含量之間的定量關(guān)系。又進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Raman信號強(qiáng)度與氧化銦In2O3之間是近似的線性關(guān)系。通過機(jī)理的分析，發(fā)現(xiàn)了用顯微Raman來表征灰度掩模方法的可行性。