激光声表面波法测量薄膜杨氏模量的理论与系统研究
【摘要】:针对现有的激光声表面波法薄膜杨氏模量测量技术,从理论算法和实验检测技术两方面展开,以期提高此技术的测量分辨率、测量效率及测量自动化,使之更适合薄膜尤其是超大规模集成电路中Low-k介质薄膜的杨氏模量测量。论文主要完成了以下工作:
1、基于有限时域差分法(Finite-Difference Time-Domain, FDTD),针对激光声表面波法的理论色散曲线计算,研究了此算法中的特殊对称关系及计算域空间特性,设计了对称边界-空间变步长算法。在此基础上建立了各向同性薄膜/衬底结构的计算模型;并特别针对掺入周期性纳米孔的Low-k介质薄膜,建立了多孔Low-k介质薄膜/衬底结构的计算模型。研究了薄膜的孔隙率、杨氏模量、密度、厚度等机械特性参数对声表面波传播色散特性的影响。
2、设计并搭建了差分共焦光偏转敏感声表面波检测系统。分析了其检测原理,研究了其技术要点。并测试了此系统的可重复性。在此基础上,与商用纳米压痕仪展开对比测试,研究了此检测系统测量结果的可靠性。
3、设计并搭建了基于PVDF(聚偏氟乙烯)薄膜的压电声表面波检测系统,以之作为对比测试系统。在理论研究了线源激发的平头声表面波波阵面特性的基础上,设计了四象限压电平头声表面波探测技术,消除了压电声表面波检测系统的方向偏离误差及色散曲线分次测量误差,确保了此对比测试系统的可靠性及先进性。
4、以硬质薄膜、多孔Low-k介质薄膜为测试样品,展开了差分共焦光偏转敏感声表面波检测系统、基于PVDF薄膜的压电声表面波检测系统的对比测试。对比分析了差分共焦光偏转敏感声表面波检测系统、压电声表面波检测系统的测量带宽,提出了色散曲线高频拟合方案,以差分共焦光偏转敏感声表面波检测系统提高了激光声表面波法的测量分辨率。
5、研究了同类样品的色散曲线规律,提出了以其自相关序列的极值作为曲线匹配优度的判据。并据此设计了自相关-二分回溯逼近杨氏模量测量结果智能算法。实现了测量自动化,提高了测量结果计算效率。
|
|
|
|
1 |
徐家跃,武安华,陆宝亮,张爱琼,范世■,夏宗仁;声表面波用压电晶体的新进展(英文)[J];人工晶体学报;2004年04期 |
2 |
袁玲;任旭东;严刚;沈中华;倪晓武;陆建;张永康;;激光冲击硬化层中激光声表面波的实验研究[J];中国激光;2008年01期 |
3 |
潘勇,王艳武,伍智仲,余建华,黄启斌;声表面波分子印迹技术检测甲基膦酸二甲酯的研究[J];分析测试学报;2005年04期 |
4 |
马逖,张清纯,董建华;结构陶瓷表面缺陷的表面波检测[J];无机材料学报;1991年03期 |
5 |
张国民,廖代材,魏强,梁娟;声表面波MSK匹配滤波器[J];压电与声光;1997年03期 |
6 |
张涛;马宏伟;赵省贵;;声表面波瓦斯传感器高压电薄膜研究[J];西安科技大学学报;2011年02期 |
7 |
孔慷;压电陶瓷声表面波电视中频滤波器的研制[J];江苏工业学院学报;1989年02期 |
8 |
潘勇;黄启斌;余建华;赵建军;刘卫卫;;SAW自组装技术在有机膦化合物中检测的研究[J];压电与声光;2005年06期 |
9 |
潘勇;伍智仲;曹丙庆;黄启斌;;声表面波β-环糊精巯基衍生物分子印迹技术的研究[J];现代科学仪器;2008年01期 |
10 |
孙承平;亚磷酸铝中温度补偿取向的声表面波特性研究[J];应用声学;1983年04期 |
11 |
潘勇;曹丙庆;赵建军;黄启斌;;SAW技术检测有机膦化合物中二烷基硫化物影响的研究[J];现代科学仪器;2006年05期 |
12 |
刘彦松,王连卫,李伟群,黄继颇,林成鲁;用PLD法制备声表面波器件用ZnO薄膜[J];功能材料;2001年01期 |
13 |
杨亮亮;魏东炜;李复生;马晋毅;江洪敏;;爆炸物检测SAW传感器膜材料研究进展[J];材料导报;2006年10期 |
14 |
张天;陈传治;左伯莉;马晋毅;李伟;;氢键酸性接枝聚硅氧烷的合成及应用[J];化学试剂;2009年01期 |
15 |
章安良;夏兴华;;基于声表面波技术实现数字微流体多基片间输运[J];分析化学;2011年05期 |
16 |
沈德忠;铁电晶体KNbO_3的研究进展[J];人工晶体学报;2002年03期 |
17 |
张兴磊;花榕;陈双喜;周跃明;陈焕文;;低浓度氢气检测方法研究进展[J];分析仪器;2009年05期 |
18 |
小川敏夫,郭秀芬;声表面波用压电陶瓷[J];压电与声光;1991年03期 |
19 |
杨洪顺;李世直;;ZnO簿膜的制备方法及性能[J];青岛科技大学学报(自然科学版);1988年01期 |
20 |
陈长庆,胡明,吴霞宛;气敏传感器的发展[J];材料导报;2003年01期 |
|