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《大连理工大学》 2008年
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硅微悬臂梁探针的制备工艺研究

石二磊  
【摘要】: 随着MEMS及纳米科技的进步,悬臂梁探针在扫描探针显微镜、隧道传感器、微纳米加工、高密度数据存储中的应用越来越多,微纳米针尖的曲率半径及悬臂梁的性能决定着传感器的灵敏度。本文以硅微悬臂梁探针的制备为研究对象,采用单晶硅材料,结合湿法腐蚀和干法刻蚀的方法制备硅微悬臂梁探针。 首先采用湿法各向异性腐蚀及干法刻蚀的方法制备纳米硅尖,研究了两种方法的特点,制作出不同形状的硅尖。采用干法刻蚀的方法制备出纵横比约为1.1的四面体硅尖。采用KOH溶液各向异性腐蚀单晶硅的方法制备硅尖,研究了腐蚀溶液的浓度、添加剂异丙醇(IPA)、掩模的偏转方向对硅尖形状的影响以及硅尖的锐化方法,制备出纵横比0.52~2.1的硅尖。提出了硅尖晶面的判别方法,讨论了实验中出现的两种硅尖晶面类型{411}和{331}晶面族。通过分析腐蚀溶液的浓度和添加剂对{411}、{331)晶面族腐蚀速度的影响,得到了制备纳米硅尖的工艺参数:在78℃、浓度40%的KOH溶液中腐蚀硅尖,硅尖侧壁由与(100)面夹角为76.37°的{411}晶面组成,经980℃氧化削尖,可以制备出纵横比大于2的纳米硅尖阵列。 设计三种硅微悬臂梁探针的制备工艺方案,选取其中一种方案制备硅悬臂梁探针,并优化掩膜版图及工艺流程。采用湿法各向异性腐蚀单晶硅的方法制备了长宽450μm×50μm、硅尖纵横比2、高10μm、尖端曲率半径小于50nm的硅微悬臂梁探针;采用干法刻蚀的方法制备了长宽230μm×40μm、硅尖纵横比1.1、高14μm的硅微悬臂梁探针。采用两种方法均实现了硅尖和悬臂梁工艺的兼容,达到了预期目标,为硅微悬臂探针在传感器中的应用打下了良好的基础。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TH703

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王昭;SNOM中折射率定标与提高扫速和对比度研究[D];大连理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张吕权;压电微探针中PZT薄膜与硅尖制备工艺的研究[D];大连理工大学;2010年
2 赵贵;基于AFM探针的电晕放电初步研究[D];中国科学技术大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 霍文晓;徐晨;杨道虹;赵林林;赵慧;沈光地;;CF_4等离子处理在低温硅片直接键合中的应用[J];半导体技术;2006年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 张玉东;方勇纯;董晓坤;周娴玮;;基于预测轨迹逆控制的AFM扫描方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 董晓坤;方勇纯;张玉东;;一种基于临近点集数据融合的AFM动态成像方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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5 路险峰;李金钗;郭怀喜;张志宏;叶明生;;氮化碳薄膜的冷阴极电子场发射特性研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
6 王志红;周宇;沈博侃;陈琨;;TbFe磁性薄膜的磁力显微镜成像研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(3)[C];2007年
7 钱建强;李渊;华宝成;李英姿;;火星探测原子力显微镜几个关键技术的研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第六届学术年会暨863计划“深空探测与空间实验技术”重大项目学术研讨会论文集[C];2009年
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9 何胜;赵采凡;王巍;朱红生;;“三明治式”硅微加速度计工程化研究[A];中国惯性技术学会第五届学术年会论文集[C];2003年
10 罗蓉;徐爱东;王玮;吕苗;;一种可以实现快速检测的微振荡型PCR芯片[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王淑珍;基于白光干涉超精密表面形貌测量方法与系统研究[D];华中科技大学;2010年
2 付永忠;基于AFM和硫系相变材料的超高密度数据存储机理研究[D];江苏大学;2010年
3 王亚珍;基于热力耦合的界面摩擦机理的研究[D];华南理工大学;2010年
4 宋静;小分子化合物J2作用于大鼠角膜细胞的体外及体内实验研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2011年
5 蒋冰莉;MOEMS声传感技术及低频声传播特性研究[D];华中科技大学;2011年
6 晁侃;微流控系统调控电渗流和热效应数值研究[D];华中科技大学;2011年
7 赵婧;基于金纳米颗粒构建新型生物传感器的研究[D];南京大学;2011年
8 石晶;基于硅微通道板的新型三维传感器[D];华东师范大学;2011年
9 吴志亮;特种小型机电引信设计及关键技术研究[D];南京理工大学;2010年
10 曾永彬;屏蔽模板随动式微细电铸技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张萍;激光合成波长干涉技术的信号处理方法研究[D];浙江理工大学;2010年
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3 安成明;微细超声加工装置及基础工艺的研究[D];大连理工大学;2010年
4 刘丽娟;基于MEMS的地震检波器研究与设计[D];中国海洋大学;2010年
5 吴江宏;晶体硅太阳电池表面织构化工艺的研究[D];五邑大学;2010年
6 李国熠;硅基长波红外光波导器件的研究[D];浙江大学;2011年
7 谢志刚;双扫描器宽范围原子力显微镜技术及系统[D];浙江大学;2011年
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9 李斌斌;MEMS带通滤波器的设计研究[D];西安电子科技大学;2011年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 白春礼;纳米科技及其发展前景[J];微纳电子技术;2002年01期
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4 朱益民;孔祥鹏;;多针对板电晕放电伏安特性研究[J];高电压技术;2006年01期
5 陈海丰;朱益民;宿鹏浩;杨加元;;多针电极结构双极电晕放电伏安特性[J];高电压技术;2007年10期
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
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中国硕士学位论文全文数据库 前9条
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5 唐洁;压电微悬臂梁传感技术的研究[D];天津大学;2005年
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9 倪庆旭;多层微悬臂梁弹性常数的计算方法的研究[D];天津大学;2009年
【二级引证文献】
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1 王飞;磁控溅射法制备PZT薄膜研究[D];大连理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 夏善红;真空微电子传感器研究及进展[J];机械强度;2001年04期
9 夏冬林,刘梅冬,赵修建,周学东;PZT铁电薄膜Sol-Gel技术制备和电性能研究[J];无机材料学报;2004年02期
10 任天令,张林涛,张武全,李春晓,刘理天,李志坚;一种新型硅基PT/PZT/PT夹心结构的电性能研究[J];压电与声光;2000年06期
【相似文献】
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1 房轩,李艳宁,王艳霞,唐洁,傅星,胡小唐;提高液体中AFM微悬臂梁品质因数的研究[J];西安工业学院学报;2004年01期
2 鲍海飞,李昕欣,王跃林;原子力显微镜中微悬臂梁/探针横向力的标定[J];测试技术学报;2005年01期
3 张伟刚,开桂云,盛秋琴,冯德军,刘志国,董孝义;光纤光栅谐振传感器的理论与实验分析[J];广西工学院学报;2000年04期
4 韩建强,朱长纯,刘君华,魏培永;一种硅/二氧化硅双层微悬臂梁温度传感器[J];仪器仪表学报;2003年05期
5 韩建强,朱长纯,刘君华,张鲲;热激励微悬臂梁谐振器品质因数研究[J];西安交通大学学报;2002年04期
6 李瑰贤,彭云峰,ZHANG Xin;空气中类原子力显微镜悬臂梁的微梁动力学分析[J];哈尔滨工程大学学报;2004年02期
7 赵晓锋;温殿忠;;在EPW中采用(100)硅制作微悬臂梁凸角补偿及工艺研究[J];黑龙江大学自然科学学报;2005年05期
8 张奇;任权;靳鹏云;韩立;;基于微悬臂梁的传感技术研究[J];现代科学仪器;2010年02期
9 郇勇,张泰华,杨业敏,阮勇,张大成;微力学测试仪在MEMS键合强度测试中的应用[J];机械强度;2005年03期
10 崔岩;孟汉柏;王兢;石二磊;王立鼎;;PT/PZT/PT薄膜微力传感器[J];光学精密工程;2007年09期
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7 段慧玲;;表面吸附及复杂表面微悬臂梁传感器跨尺度力学分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
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10 姜理利;唐洁影;;表面微加工悬臂梁断裂失效可靠度预测[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年
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1 冯兆斌;微悬臂梁力学传感器的振动激发研究及在材料学中的应用探索[D];山东大学;2013年
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3 韩乐;用于食品中李斯特细菌检测的纳米微悬臂梁传感器技术的研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2012年
4 刘勇;高灵敏微悬臂梁探针设计制作及特性研究[D];中国科学技术大学;2011年
5 薛长国;微悬臂梁免疫传感技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 汪延成;仿生蜘蛛振动感知的硅微加速度传感器研究[D];浙江大学;2010年
7 佘东生;高、低温环境下典型微结构动态特性及测试技术研究[D];大连理工大学;2013年
8 高福斌;硅基聚合物微光机械振动传感器的研究[D];吉林大学;2006年
9 王飞;原子力显微镜微悬臂梁刚度测量研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
10 吴尚犬;基于表面应力效应的微悬臂梁免疫传感技术研究[D];中国科学技术大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 许锐彬;基于有限元的多层微悬臂梁弹性性能、尺度效应和动态响应的研究[D];福建农林大学;2013年
2 续婷;基于神经网络的微悬臂梁可靠性分析[D];中北大学;2011年
3 包汉瑜;微悬臂梁横向弹性系数标定关键技术的研究[D];天津大学;2012年
4 李向光;微悬臂梁的冲击、静电和阻尼研究[D];中北大学;2014年
5 吴春玲;金颗粒增敏的微悬臂梁传感器检测离子和小分子的研究[D];湖南大学;2012年
6 侯慧;基于微悬臂阵列对核酸适配子与生物分子相互作用力的研究及其检测[D];南昌大学;2013年
7 龙运栋;纳米操作平台柔性微悬臂的模糊控制研究[D];中南大学;2012年
8 杨捷;悬臂梁电化学免疫传感器基础研究[D];复旦大学;2010年
9 陈庆超;AFM微悬臂梁法向弹性系数标定技术[D];天津大学;2012年
10 武洁;微悬臂梁机电系统的动力学特性研究[D];上海交通大学;2012年
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