تصنيع وتوصيف رنانات غشاء نيتريد السيليكون عالية Q

يهدف بحثنا إلى استكشاف الخصائص البصرية والميكانيكية الفريدة للأغشية الرقيقة من نيتريد السيليكون القائمة بذاتها. يسمح لنا إجراء التصنيع لدينا بتصميم هذه الأجهزة وتوصيفها بسرعة ، مما يسمح لنا بإحراز تقدم أسرع في مجال ميكانيكا النانو. بالنظر إلى المستقبل ، تخطط مجموعتنا لاستخدام هذه الأجهزة لدراسة الخصائص الكمومية للاستشعار الزاوي لتطويرها على مقاييس تسارع السفن وتصميم تجارب لاستكشاف الفيزياء على هذا المقياس الطابدي.

للبدء ، احصل على طبق زجاجي يحتوي على رقاقة نيتريد السيليكون النظيفة على الوجهين. ضع بضع قطرات من HMDS على طول حافة طبق بتري زجاجي باستخدام ماصة شعرية يمكن التخلص منها. تحت غطاء الدخان قم بتغطية طبق بتري.

سخنيها على طبق ساخن على حرارة 90 درجة مئوية لمدة دقيقة واحدة. لتبخر HMDS والسماح لها بالالتصاق بنتريد السيليكون. بعد التحضير ، ضع الرقاقة داخل مبرمج الدوران.

الآن استخدم إبرة وحقنة لاستخراج ما لا يزيد عن أربعة ملليلتر من مقاومة الصور S1813. حرك المحقنة برفق ووزع كمية صغيرة من السوائل لإزالة أي فقاعات هواء. قم بإزالة إبرة المحقنة بأمان وقم بإرفاق مرشح اثنين ميكرومتر.

قم بنقر المحقنة مرة أخرى ووزع ثلاث إلى خمس قطرات لإزالة فقاعات الهواء في الفلتر قم بإيداع المقاومة قطرة قطرة في وسط الرقاقة لتشكيل بركة كبيرة. مع توسع المسبح ، استمر في الإيداع ومقاومته بالقرب من حافته لإبقائه في المنتصف. استخدم طرف الإبرة لتفجير أي فقاعات سطحية تظهر قبل المتابعة.

الآن قم بقفل غطاء مبرمج الدوران واضبطه على الدوران لإنشاء طبقة موحدة بسمك 1.5 ميكرومتر عبر الرقاقة. أخرجي الرقاقة وضعيها على طبق ساخن لخبزها طرية. بعد دقيقة واحدة ، أخرج الرقاقة من لوح الساخن.

لتحديد أنماط الجهاز ، قم بتحميل الرقاقة المطلية في آلة الطباعة الحجرية الضوئية بدون كتلة. قم بتوسيطه لتقليل أخطاء الدوران والإزاحة العمومية. قم بتحميل ملف الرقاقة المملوء على الكمبيوتر وقم بتحويله إلى تنسيق متوافق مع برنامج MLA.

ابدأ في تزخرفة الطبقة الجانبية العلوية بتصميمات الرنان. بعد المحاذاة، حدد الخيار لتضمين معلمات التعرض لحزمة تحميل خطأ الدوران العالمي عن طريق ضبط شدة الحزمة على 140 ملي جول لكل سنتيمتر مربع بطول موجي قدره 375 نانومتر. الآن املأ طبقا كبيرا بحوالي 75 مل من مطور MF319 وآخر بالماء منزوع الأيونات.

بمجرد اكتمال التعرض للطباعة الحجرية الضوئية ، قم بتفريغ الرقاقة من آلة الطباعة الحجرية الضوئية. ثم انقله إلى مطور MF 3 1 9 لمدة 20 ثانية. قم بتدوير الطبق برفق بحركة دائرية لتحريك وإزالة المقاومة المكشوفة لمدة 40 ثانية إضافية.

ثم انقل الرقاقة إلى طبق الماء منزوع الأيونات لتخفيف المطور المتبقي. اشطف جانبي الرقاقة باستخدام مسدس رش ، واستخدم مسدس غاز النيتروجين المضغوط لإزالة الماء المتبقي من سطح الرقاقة ، وتطبيق ضغط منخفض وتوجيه مناسب لمنع التلف. قم بتحميل الرقاقة المطورة في حفارة أيونية تفاعلية لنقل أنماط المقاومة إلى فيلم نيتريد السيليكون.

قم بتشغيل عملية النقش لمدة خمس ثوان لكل دورة باستخدام الإعدادات المحددة. كرر العملية حتى تتحول جميع مناطق الرقاقة غير المحمية بطبقة المقاومة إلى اللون الفضي مما يشير إلى أن الركيزة مكشوفة. أخيرا ، قم بإزالة الرقاقة من النقش الأيوني التفاعلي لتشكيل المؤخرة.

لتحرير الرنانات المزخرفة من ركيزة السيليكون الخاصة بهم. يتم تقطيع الرقاقة إلى مكعبات أو شق ومعالجتها على نطاق الرقاقة. قشر الرقائق المقطعة بعناية من الشريط.

اغمس الرقائق في حمام الأسيتون الصوتية لمدة 30 ثانية على الأقل لإزالة الملوثات المقاومة والسطحية. اختياريا ، لتخفيف طبقة نيتريد السيليكون أو إزالة الملوثات العالقة ، اغمس الرقاقة في محلول عازل لحمض الهيدروفلوريك بنسبة 10٪ لإزالة 1.55 نانومتر من نيتريد السيليكون في الدقيقة. ضع الشريحة النظيفة على الفور في حامل PTFE مخصص تحت غطاء الدخان.

ثم يتم إنزال حامل الرقاقة برفق إلى حمام هيدروكسيد بوتاسيوم بمحلول 45٪ يتم الحفاظ عليه عند 86 درجة مئوية. قم بتغطية المحلول للحفاظ على تدرج حراري موحد. بعد حفر السيليكون حول الرنان بالكامل وتحرير الفيلم ، أوقف التفاعل عن طريق إزالة الوعاء من الصفيحة الساخنة.

دون تعريض الرقاقة ، قم بإخراج محلول هيدروكسيد البوتاسيوم تدريجيا واستبدالها بالماء منزوع الأيونات ، مع الحفاظ دائما على مستوى السائل فوق الرقاقة لمنع تحطيم الجهاز. لتجنب التلوث المتبادل، انقل حامل الرقائق والدورق النظيف إلى حمام منعش من الماء منزوع الأيونات. ثم انقل حامل الرقاقة إلى الدورق النظيف الذي يحتوي على ماء منزوع الأيونات.

بعد النقل ، قم بإزالة كلا الأكواب. استبدل الماء منزوع الأيونات تدريجيا بكحول الأيزوبروبيل بنفس الطريقة ، مما يضمن بقاء مستوى السائل دائما فوق الشريحة. كرر مع الميثانول.

بعد الحمام الأخير ، قم بإزالة الشريحة وجففها بعناية على طول مستوى الجهاز باستخدام تيار نيتروجين لطيف. يتميز الجهاز بغرفة مفرغة تعمل أقل من 10 إلى قوة سالب سبعة مللي بار مع قراءة ذراع بصرية. لإعداد ذراع بصري، ضع عدسة تركيز بؤري بعد موازاة ألياف ومقسم شعاع بين عدسة التركيز البؤري والعينة

ركز شعاع ليزر موازي على العينة بحجم بقعة مشابه لأكبر ميزة يتم قياسها. قم بمحاذاة شعاع الليزر بالقرب من الحوادث العادية على العينة عن طريق الانعكاس الرجعي في ألياف ضوئية ، مما يبسط المحاذاة اللاحقة. ضع كاشف صور متوازن على طول مسار الشعاع المنعكس ، موضوعا خارج طول سكة الحزمة لزيادة الحساسية.

مع حادث الليزر على كاشف الصور المنقسمة أو الرباعية ، يتم إرسال إخراج الكاشف إلى جهاز التحويل الرقمي. احسب الكثافة الطيفية للطاقة في الوقت الفعلي للإشارة باستخدام طريقة تحويل فورييه السريع. لتحديد قمم أسلوب محددة ، قارن موقع قمم الضوضاء الحرارية في إشارة النطاق العريض بالترددات الذاتية المتوقعة من عمليات المحاكاة.

خذ جذر يعني المتوسط التربيعي للعديد من تقديرات الكثافة الطيفية للقدرة لتأكيد القمم. ابدأ حلقة الطاقة لأسفل عن طريق تتبع التكامل تحت ذروة الكثافة الطيفية للطاقة عند تردد الرنين لقياس الطاقة المخزنة. لقيادة الوضع ، قم بتطبيق الطاقة إما عن طريق وضع مشغل بيزو على الجانب أو عن طريق إرسال شعاع ليزر ثان إلى العينة ، أو تعديل جهد بيزو أو شدة الشعاع عند تردد الرنين.

بمجرد إيقاف محرك الأقراص ، تتبع الاضمحلال الأسي لطاقة التذبذب لتحديد معدل التخميد. ثم احسب Q المشروط بقسمة تردد الرنين على معدل التخميد ، كشفت محاكاة COMSOL لهندسة الشريط عن وضع انحناء 53 كيلو هرتز ووضع الالتواء 70 كيلو هرتز. يحتوي وضع الانحناء على أكبر إزاحة زاوية ، في منتصف الطريق بين مركز الشريط وشرائحه.

تم إنشاء تصميم GDS2 ب 37 شريحة بمساحة 12 ملم مربع لكل منها ، مما يعرض مجموعة متنوعة من الأشكال الهندسية للتصنيع. يوضح تحليل الكثافة الطيفية للطاقة فعالية الرافعة الضوئية في قراءة الإزاحة الزاوية لكلا الوضعين.