微纳光电子练习题

一、简答题：

1. 套准精度的定义,套准容差的定义。大约关键尺寸的多少是套准容差.

套准精度是测量对准系统把版图套准到硅片上图形的能力。

套准容差描述要形成图形层和前层的最大相对位移。

一般，套准容差大约是关键尺寸的三分之一。

2. 亚波长结构的光学特性。

亚波长结构的光学特性：

-- 光波通过亚波长结构时，光的衍射消失，仅产生零级反射和透射，等效为薄膜，可用于抗反射元件和双折射元件；

-- 采用空间连续变化的亚波长结构可获得偏振面的衍射，形成新型偏振器件；

-- 表面等离子波亚波长光学利用表面等离子体波共振（SPR）原理：波导，小孔增强，局域增强等

4. 微电子的发展的摩尔定律是什么?何谓后摩尔定律？

集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小

倍，这就是摩尔定律

5. 单晶、多晶和非晶的特点各是什么？

单晶：几乎所有的原子都占据着安排良好的规则的位置，即晶格位置；——有源器件的衬底

非晶：如SiO2, 原子不具有长程有序，其中的化学键，键长和方向在一定的范围内变化；

多晶：是彼此间随机取向的小单晶的聚集体，在工艺过程中，小单晶的晶胞大小和取向会时常发生变化，有时在电路工作期间也发生变化。

6. 半导体是导电能力介于___导体_____和___绝缘体_____之间

的物质；当受外界光和热作用时，半导体的导电能力___明显变化______; _______往纯净的半导体中掺入某些杂质_______可以使半导体的导电能力发生数量级的变化。

7. 在光滑的金属和空气界面，为什么不能激发表面等离子体

波？

对于光滑的金属表面，因为表面等离子体波的波矢大于光波的波矢，所以不能激发表面等离子体波。

8. 磁控溅射镀膜工艺中，加磁场的主要目的是什么？

将电子约束在靶材料表面附近，延长其在等离子体中运动的轨迹，提高与气体分子碰撞和电离的几率

9. 谐衍射光学元件的优点是什么？

高衍射效率、优良的色散功能、减小微细加工的难度、独特的光学

功能

10.描述曝光波长与图像分辨率的关系，提高图像分辨率，有哪

些方法？

K1 is the system constant 工艺因子：0.6～0.8

NA = 2 ro/D, 数值孔径

改进分辨率的方法

增加NA减小波长减小K1

11. 什么是等离子体去胶，去胶机的目的是什么？

氧气在强电场作用下电离产生的活性氧，使光刻胶氧化而成为可挥发的CO2、H2O 及其他气体而被带走；

目的是去除光刻后残留的聚合物

12. 硅槽干法刻蚀过程中侧壁是如何被保护而不被横向刻蚀的？

通过控制F/C的比例，形成聚合物，在侧壁上生成抗腐蚀膜

13. 折衍混合光学的特点是什么？

折衍混杂的光学系统能突破传统光学系统的许多局限，在改善系统成像质量减小系统体积和质量等诸多方面表现出传统光学不可比拟的优势

14. 刻蚀工艺有哪两种类型？简单描述各类刻蚀工艺。

干法刻蚀：在气态等离子体中，通过发生物理或化学作用进行刻蚀

湿法刻蚀：采用液体腐蚀剂，通过溶液和薄膜间得化学反应就能够将暴露得材料腐蚀掉

15. 微纳结构光学涉及三个理论领域，其中标量衍射理论适用于设计___d>=10λ___ 的微纳光学器件；矢量衍射理论适用于设计___d～λ__的微纳光学器件；等效介质折射理论适用于设计

__d<=λ/10__的微纳光学器件。

16．在紫外光刻中，正性光刻胶曝光后显影时将被__溶解___，负性光刻胶曝光后显影时将被__保留下来__.

17. 光刻中，g 线波长是指_436_nm,i 线是指_365_nm。18．干法刻蚀中的负载效应是指__刻蚀速率和刻蚀面积成反比_.

19. 连续面形浮雕结构的制作方法有：______基于灰阶掩膜的投影法和采用电子束或激光束的束能直写法__.

20．在下图中画出曝光后剩余的图形。并指出曝光中驻波效应产生的原因和解决办法。

正性光刻胶曝光显影时将被溶解，负性光刻胶曝光后显影时将被保留下来

在光刻胶曝光的过程中，透射光与反射光（在基底或者表面）之间会发生干涉。这种相同频率的光波之间的干涉，在光刻胶的曝光区域内出现相长相消的条纹。光刻胶在显影后，在侧壁会产生波浪状的不平整。

解决方案：a、在光刻胶内加入染色剂，降低干涉现象；b、在光刻胶的上下表面增加抗反射涂层；c、后烘和硬烘。

21．何谓表面等离子体波，激发表面等离子体波有哪几种方法？为什么说表面等离子体光学可以突破衍射极限？

（1）等离子体中粒子的各种集体运动模式

（2）棱镜耦合波导结构衍射光栅结构强聚焦光束近场激发（3）垂直方向的传播是倏逝场

22. 为什么镀膜时镀膜室内要具有一定的真空度？

在真空条件下成膜可减少蒸发材料的原子、分子在飞向基板过程中与分子的碰撞，减少气体中的活性分子和蒸发源材料间的化学反应（如氧化等），以及减少成膜过程中气体分子进入薄膜中成

为杂质的量，从而提供膜层的致密度、纯度、沉积速率和与基板的附着力。

23. 何为反应溅射镀膜？

在溅射镀膜时，引入某些活性反应气体来改变或控制淀积特性，从而对薄膜的成分和性质进行控制

24. 制备连续浮雕面型结构有哪些方法？

基于灰阶掩膜的投影法

采用电子束或激光束的束能直写法

25.从微纳结构的光学原理出发解释孔雀的羽毛为什么会呈现不同的颜色。

26. 简述采用BOSCH 工艺制作高深宽比结构的技术原理。

二、论述题：

1. 以图解形式描述二元光学原理，并以八台阶为例简述器件的主要制作步骤。

上图为八相位微透镜阵列制作原理图。

制作工艺：先将基片清洗干净并吹干，在特定的位置涂覆光刻胶，将匀胶之后的基片进行曝光，之后再进行显影，反复多次就可以得到所需的透镜阵列。

2. 论述折衍混合光学元件的消色差和消热差原理。

消色差原理：衍射光学元件（DOE）具有负等效Abbe常数的特性，与折射光学元件相反，因此折衍混合可以消除色差。只需满足消色差

方程即可：

消热差原理：对于折射光学系统，温度升高，折射率变小，光学系统光焦度变小，焦距变长，温度降低，焦距变小；衍射光学表面微结构对温度不敏感，且具有负热差特性，与折射光学组成折衍混合光学可消热差。

3. 何谓光子晶体？介绍光子晶体特点和应用。

①具有不同介电常数的介质材料随空间呈周期性的变化时，在其中传播的光波的色散曲线将成带状结构，当这种空间有序排列的周期可与光的波长相比位于同一量级，而折射率的变化反差较大时带与带之间有可能会出现类似于半导体禁带的“光子禁带”(photonic band gap) ，这种光子禁带材料就是光子晶体，是一种新型的人工结构功能材料，通过设计可以人为调控经典波的传输。

特点

②光子带隙：在一定频率范围内的光子在光子晶体内的某些方向上是严格禁止传播的

光子局域：在光子晶体中引入杂质和缺陷时，与缺陷态频率符合的光子会被局限在缺陷位置，而不能向空间传播

③光子晶体反射器件，偏振片，发光二极管，滤波器，光纤，非线性开关和放大器，激光器

4．试述相移掩膜方法提高光刻分辨率的原理。

示意图：

增加一层相移层能够使相邻掩膜移相180°从而实现相移掩膜。

5. 深硅干法刻蚀过程中形成高深宽比的方法。

对于高深宽比窗口，化学刻蚀剂难以进入，反应生产物难以出来。解决办法：将等离子体定向推进到高深宽比窗口，离子方向性垂直表面。高密度等离子体。

6. 试述数字微镜器件（DMD）的结构和工作原理。

DMD是二维可控微反射镜阵列。微镜单元用Si做基底，利用大规模集成电路技术在硅片上制出RAM，每一个存储器上有2条寻址电位，2条连接电极，2个支撑杆上通过扭臂链控制一个微型反射镜形成一

个跷跷板的结果。

DMD每个像素都是一个可以绕轴转动的微镜，微镜位置不同，反射光的反射角就不同。微镜的作用就相当于一个光开关。

7. 试述微测辐射热计器件采用热隔离结构的原因。

（1）机械支撑方面，支撑微辐射热计器件的敏感探测元件。

（2）作为电子学通道，将热成像电子信号传递并读出。

（3）热量传导时，是热量损失的重要通道。

8. 画图解释剥离（Lift-off）工艺。

9. 电子束蒸发镀膜的优缺点。

10. 设计采用两种不同工艺制备周期为500nm，占空比为50%的金属一维光栅的工艺方法。

11. 论述微透镜阵列光学扫描器的原理。

12. 论述微纳结构等效介质模型的主要内容。

三、分析计算题：

1．采用解析法设计一个主焦距长度为1mm,通光口径为0.3mm 的硅菲涅尔衍射微透镜,采用4 台阶量化方案，并给出掩膜版设计参数。设计波长为4μ m，硅的折射率为3.42,设成像空间折射率n=1。

2．制作一个如下图的开孔结构，开孔口的宽度为10μ m。假设采用<100>晶向的硅晶圆片，各向异性腐蚀方法制作。试决定硅晶圆片背面的窗口尺寸w.

3．利用热熔技术制作一个口径为60 微米,空气中焦距为200 微

米的胶微透镜，假设胶体材料的加热后的体积收缩率为5%，而口径没有改变，胶体热熔后材料折射率为n=1.4。试设计热熔前胶体的尺寸（直径和厚度）。

4. 如下图，将折射率为3.5 的无损耗电介质用作为法布里-珀罗干涉仪，

（1）计算自由谱范围（轴向横间隔）和干涉仪的带宽。

（2）如果环境介质替换成折射率n>1 的介质，自由谱范围和干涉带宽该如何变化？（解释）

5. 表面积为100100μm2 的平行平板电容器由是4 个悬臂梁支撑，平板材料为多晶硅，厚度T=2μm，平板底端与衬底间的距离d=1μm，每根悬臂梁长度（l）为400μm，宽度（w）为20μm,厚度（t）为0.1μm。求在1g 加速度时电容的相对变化。（假设多晶硅的杨氏模量为150GPa，密度为2330Kg/m3，真空介电

常数）

聚合物微纳制造技术现状及展望

聚合物微纳制造技术现状及展望 目录 聚合物微纳制造技术现状及展望 (1) 1、微纳系统的意义、应用前景 (1) 2、微纳机电系统国内外研究现状和发展趋势 (3) 3. 聚合物微纳制造技术研究现状 (9) 4. 展望 (11) 微/纳米科学与技术是当今集机械工程、仪器科学与技术、光学工程、生物医学工程与微电子工程所产生的新兴、边缘、交叉前沿学科技术。微/纳米系统技术是以微机电系统为研究核心，以纳米机电系统为深入发展方向，并涉及相关微型化技术的国家战略高新技术[1]。微机电系统(Micro Electro Mechani cal System, MEMS ) 和纳机电系统(Nano Electro Mechanical System, NEMS )是微米/纳米技术的重要组成部分，逐渐形成一个新的技术领域。MEMS已经在产业化道路上发展，NEMS还处于基础研究阶段[2]。 从微小化和集成化的角度，MEMS (或称微系统)指可批量制作的、集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通讯和电源等于一体的微型器件或系统。而NEMS(或称纳系统) 是90 年代末提出来的一个新概念，是继MEMS 后在系统特征尺寸和效应上具有纳米技术特点的一类超小型机电一体的系统，一般指特征尺寸在亚纳米到数百纳米，以纳米级结构所产生的新效应(量子效应、接口效应和纳米尺度效应) 为工作特征的器件和系统。图1给出了MEMS 和NEMS 的特征尺度、机电系统的尺度与相应的理论问题[2]。 图1 MEMS 和NEMS 的特征尺度、机电系统的尺度与相应的理论问题 1、微纳系统的意义、应用前景 由于微/纳机电系统是一门新兴的交叉和边缘学科，学科还处于技术发展阶段，在国内外尚未形成绝对的学科和技术优势；微/纳米技术还是一项支撑技术，它对应用背景有较强的依赖性，目前它的主要应用领域在惯导器件、军事侦察、通信和生物医学领域，以及微型飞机和纳米卫星等产品上。 （1）重要的理论意义和深远的社会影响

光电子技术安毓英习题答案

光电子技术安毓英习题答案-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

第一章 1. 设在半径为R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。 解：因为 ΩΦd d e e I = ， 且 ()??? ? ??+- =-===Ω?22000212cos 12sin c R R l l d d r dS d c πθπ?θθ 所以??? ? ??+-=Ω=Φ220012c e e e R l l I d I π 2. 如图所示，设小面源的面积为A s ，辐射亮度为L e ，面源法线 与l 0的夹角为s ；被照面的面积为A c ，到面源A s 的距离为l 0。若c 为辐射在被照面A c 的入射角，试计算小面源在A c 上产生的辐射照度。 解：亮度定义: r r e e A dI L θ?cos = 强度定义:Ω Φ =d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为：2 cos l A d c c θ?= Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：20 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。 答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？ l 0 S R c L e A s A c l 0 s c 第1.2题图

微纳光子学

微纳光子学主要研究在微纳尺度下光与物质相互作用的规律及其光的产生、传输、调控、探测和传感等方面的应用。微纳光子学亚波长器件能有效提高光子集成度，有望像电子芯片一样把光子器件集成到尺寸很小的单一光芯片上。纳米表面等离子体学是一新兴微纳光子学领域，主要研究金属纳米结构中光与物质的相互作用。它具有尺寸小，速度快和克服传统衍射极限等特点，有望实现电子学和光子学在纳米尺度上的完美联姻，将为新一代的光电技术开创新的平台。金属-介质-金属F-P腔是最基本的纳米等离子体波导结构，具有良好的局域场增强和共振滤波特性，是制作纳米滤波器、波分复用器、光开关、激光器等微纳光器件的基础。但由于纳米等离子体结构中金属腔的固有损耗和能量反射，F-P腔在波分复用器应用中透射效率往往较低，这给实际应用带来不利。 最近，科研人员提出了一种提高表面等离子体F-P腔波分复用器透射效率的双腔逆向干涉相消法。该方法能有效避免腔的能量反射，使入射光能完全从通道端口出射，极大增强了透射效率。此设计方法还能有效的抑制噪声光的反馈。同时，科研人员利用耦合模方法验证了这种设计方法的可行性。这种波分复用器相比目前报道的基于F-P单腔共振滤波的波分复用器的透射效率提高了50%以上。相关的成果于2011年6月20日发表在Optics Express上，论文题目为：Enhancement of transmission efficiency of nanoplasmonic wavelength demultiplexer based on channel drop filters and reflection nanocavities。 “新兴光器件及集成技术专题报告会”上发布《纳米光子学对光子技术更新换代的重要作用》精彩演讲。报告摘要;从上世纪70年代开始，光子学进入微光子学阶段，经过40年的研究，现在已经比较成熟。以半导体激光器为重点的研究已经逐渐转向对激光控制问题的研究和激光应用的研究。同时，光子技术已经进入光电子技术阶段，其特点是研究开发以电控光、光电混合的器件和系统。光电子技术已经逐步占领了电子技术原有的阵地。它的应用领域已经扩大到人类社会生活的各方面，如光通信与光网，平板显示、半导体照明、光盘存储、数码相机等。光电子产业迅速发展壮大起来。在经济发达国家，光电子产业的总产值已经可以与电子产业相比，甚至超过电子产业。近十年来，国际学术界开始大力发展纳光子学及其技术，使光电子技术与纳米技术相结合，对现有光电子技术进行升级改造。 与国际上科技发达的国家相比，目前我国微纳光子学的研究还不算落后，这从我国在微纳光子学领域发表的论文数量和投稿的杂志级别就可看出。但是我国的光子学研究论文大部分是理论方面的，大多数是跟踪国外的。由于国内缺乏先进的科学实验平台，特别是缺乏制备微纳光子学材料和器件的工艺条件，实验方面的论文比较少（除了少数与国外合作研究的论文），创新的思想无法得到实验验证。微光子学方面的情况尚且如此，在纳光子学方面，由于对仪器、设备、工艺和技术的要求更高，与国外的差距正在加大。 在光电子技术方面，由于国际经济的全球化和我国的改革开放形势，吸引跨国公司将制造、加工基地向我国转移。21世纪初光电子企业的大公司纷纷落户我国。而且大量资金投向我国沿海经济发达地区（如广东、上海和京津地区），建立起一大批中外合资或独资企业。但是这些外国企业或技术人员，控制着产业的高端技术，对我国实行技术垄断，使我国的光电子技术至今还处于“下游”，成为外向加工企业。大多数光电子企业采用这样的生产模式：购买国外的芯片进行器件封装，或者购买国外的器件进行系统组装。目前我国光电子企业严重缺乏核心技术和自主知识产权，无法抵御国际经济危机，面临着很大的风险。 为了加快我国的微纳光子学与相关光子技术的发展，我国应该集中投入一部分资金，凝聚一批高水平研究人才，在某些光电子企业集中的地区，依托光子学研究有实力的单位，采用先进的管理模式，建设我

微纳测试.

第一章 1、微纳米材料的三个特性是什么? 答：微尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应。 2、微纳测试的研究内容是什么，并解释其内涵 答：圆片级测试、管芯级测试和器件级测试。 MEMS圆片级测试主要解决MEMS在工艺线上制造过程中微结构与设计的符合性、微结构之间以及不同批次圆片间的一致性与重复性问题； 管芯级测试主要解决封装前微器件的成品率的测试问题； 器件级测试有两个方面的目的：其一是检测封装的质量，进行微器件的综合性能测试；另一方面则是考核微器件的可靠性，给出可靠性指标。 3、微纳测试方法有哪两大类 答：接触式测试与非接触式测试。 4、微纳测试仪器有哪几类 答：光学、电子学、探针等。 5、微纳测试的特点 答：被测量的尺度小，一般在微纳米量级；以非接触测量为主要手段。 第二章 1、试述光学法在微纳测量技术中的意义（同自动调焦法优点） 答：由于是非接触测量，因而对被测表面不造成破坏，可测量十分敏感或柔软的表面；测量速度高，能扫描整个被测表面的三维形貌，且能测量十分复杂的表面结构；用这种方法制成的测量仪器可用在制造加工过程中实现自动化测量。 2、可见光的波长范围 答：400~760nm 3、凸透镜成像的5种形式 答：形式1：当物距大于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像。此时像距小于物距，像比物小，物像异侧。应用：照相机、摄像机。 形式2：当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距，成倒立、等大的实像。此时物距等于像距，像与物大小相等，物像异侧。 形式3：当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距，成倒立、放大的实像。此时像距大于物距，像比物大，物像异侧。应用：投影仪、幻灯机、电影放映机。 形式4：当物距等于1倍焦距时，则不成像，成平行光射出。 形式5：当物距小于1倍焦距时，则成正立、放大的虚像。此时像距大于物距，像比物大，物像同侧。应用：放大镜。 4、几何光学的成像原理、波动光学的成像原理 答：几何光学成像原理：在均匀介质中，光线直线传播；光的反射定律；光的折射定律；光程可逆性原理。 波动光学成像原理：光的干涉；光的衍射；光的偏振。 5、显微镜与望远镜的异同点 答：显微镜与望远镜的相同点：（1）都是先成实像，后成虚像（2）他们的目镜都相当于放大镜成正立放大虚像。

光电子技术安毓英习题答案完整版

第一章 2. 如图所示，设小面源的面积为?A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0 的夹角为?s ；被照面的面积为?A c ，到面源?A s 的距离为l 0。若?c 为辐射在被照面?A c 的入射角，试计算小面源在?A c 上产生的辐射照度。 解：亮度定义: r r e e A dI L θ?cos = 强度定义:Ω Φ =d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为： 2 cos l A d c c θ?= Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：2 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对 的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。 答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 7.黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度M 。试有普朗克的辐射公式导出M 与温度T 的四次方成正比，即 M=常数4T ?。这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律，其中常数为5.67?10-8W/m 2K 4 解答：教材P9，对公式2 1 5 1 ()1 e C T C M T e λλλ= -进行积分即可证明。 第二章 3．对于3m 晶体LiNbO3，试求外场分别加在x,y 和z 轴方向的感应主折射率及相应的相位延迟（这里只求外场加在x 方向上） 解：铌酸锂晶体是负单轴晶体，即n x =n y =n 0、n z ＝n e 。它所属的三方晶系3m 点群电光系数有四个，即γ22、γ13、γ33、γ51。电光系数矩阵为： 第1.2题图

基于视觉计算的扫描电子显微镜下微纳尺度三维形面测量方法研究

基于视觉计算的扫描电子显微镜下微纳尺度三维形面测量方法 研究 随着微、纳领域科学技术的不断发展,微、纳米材料在芯片制造、电子封装、生物医药等高新技术领域得到越来越广泛应用。由于微、纳米材料与结构具有尺寸效应,在力-电-磁-热等多场耦合负载作用下,极易产生变形、裂纹进而导致结构与器件失效。因此,在微纳尺度下实施精确地三维形面测量对了解上述变形机理、失效机制分析、指导微纳系统设计与加工等具有重要意义。近年来,微纳尺度精密测试技术不断进步,涌现出多种微纳尺度三维形面测量方法。 其中,基于扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)测量方法(3D SEM),具有高效、非接触式、测量范围大和对样品表面粗糙度的良好脱敏性等一系列优点而受到国内外众多学者的共同关注。然而,由于SEM是以可视化为目的进行设计与制造,要将其应用于三维形貌测量,在成像模型及标定、图像畸变校正、特征匹配与三维测量算法等方面仍存在着诸多问题。为此,本论文针对3D SEM在实施与应用中所面临的问题,主要开展SEM成像模型通用化建模、SEM图像畸变校正、基于视差-深度映射的局部高效三维测量方法和自适应SfM-SEM框架下整体精细三维测量方法等四个方面的研究,以形成一套完备的SEM下三维形面测量理论与技术体系。具体研究工作如下:针对SEM成像模型分歧大、无法根据SEM的放大倍率对成像模型进行准确划分等问题,在不依赖任何假设的条件下, 从SEM成像过程本质出发,建立连续通用成像模型以表征SEM系统成像特性。 根据SEM成像过程的连续性约束,利用径向基函数来表达像素点与空间直线的对应关系,进而参数化连续通用成像模型;澄清放大倍率与成像规律的关系,揭示SEM成像系统真实成像本质,实现SEM在不同倍率下的成像模型通用化与可视化表达。可视化建模结果验证部分学者对SEM成像特性和放大倍率的关系假设。通过精度实验证明相比于传统成像模型,连续通用成像模型可更精准地刻画SEM 成像过程,为探索SEM成像规律提供新思路,具有重要的理论和应用价值。针对SEM图像畸变原因复杂、无明显规律且无法利用光学参数化模型校正等问题,提出一种顾及倍率变化的SEM图像畸变校正方法。 对于SEM的时间漂移畸变与空间畸变,从产生根源入手,独立建模,分而治之,分别建立漂移畸变-采集时间畸变模型与空间畸变-像素位置畸变模型;结合不同

光电子材料与器件 课后习题答案

3.在未加偏置电压的条件下，由于截流子的扩散运动，p 区和n 区之间的pn 结附近会形成没有电子和空穴分布的耗尽区。在pn 结附近，由于没有电子和空穴，无法通过电子-空穴对的复合产生光辐射。加上正向偏置电压，驱动电流通过器件时，p 区空穴向n 区扩散，在pn 结附近形成电子和空穴同时存在的区域。电子和空穴在该区通过辐射复合，并辐射能量约为Eg 的光子，复合掉的电子和空穴由外电路产生的电流补充。 5要满足以下条件a 满足粒子数反转条件，即半导体材料的导带与价带的准费米能级之差不小于禁带宽度即B.满足阈值条件，半导体由于粒子数产生的增益需要能够补偿工作物质的吸收、散射造成的损耗，以及谐振腔两个反射面上的透射、衍射等原因产生的损耗。即 第二章课后习题 1、工作物质、谐振腔、泵浦源 2、粒子数反转分布 5a.激光介质选择b.泵浦方式选择c 、冷却方式选择d 、腔结构的选择e 、模式的选择f 、整体结构的选择 第三章课后习题 10.要求：对正向入射光的插入损耗值越小越好，对反向反射光的隔离度值越大越好。原理：这种光隔离器是由起偏器与检偏器以及旋转在它们之间的法拉第旋转器组成。起偏器将输入光起偏在一定方向，当偏振光通过法拉第旋转器后其偏振方向将被旋转45度。检偏器偏振方向正好与起偏器成45度，因而由法拉第旋转器出射的光很容易通过它。当反射光回到隔离器时，首先经过起偏器的光是偏振方向与之一至的部分，随后这些这些光的偏振方向又被法拉第旋转器旋转45度，而且与入射光偏振方向的旋转在同一方向上，因而经过法拉第旋转器后的光其偏振方向与起偏器成90度，这样，反射光就被起偏器所隔离，而不能返回到入射光一端。 15.优点：A 、采用光纤耦合方向，其耦合效率高；纤芯走私小，使其易于达到高功率密度，这使得激光器具有低的阈值和高的转换效率。B 、可采用单模工作方式，输出光束质量高、线宽窄。C 、可具有高的比表面，因而散热好，只需简单风冷即可连续工作。D 、具有较多的可调参数，从而可获得宽的调谐范围和多种波长的选择。E 、光纤柔性好，从而使光辉器使用方便、灵巧。 由作为光增益介质的掺杂光纤、光学谐振腔、抽运光源及将抽运光耦合输入的光纤耦合器等组成。 原理:当泵浦激光束通过光纤中的稀土离子时，稀土离子吸收泵浦光，使稀土原子的电子激励到较高激发态能级，从而实现粒子数反转。反转后的粒子以辐射跃迁形式从高能级转移到基态。 g v c E F F 211ln 21R R L g g i th

微纳结构光学及应用

王楠 1032011322017 光学工程 微纳光学结构及应用 摘要：微纳光学结构技术是指通过在材料中引入微纳光学结构，实现新型光学功能器件。其中表面等离子体光学、人工负折射率材料、隐身结构，都是通过引入微纳结构控制光的衍射和传播，从而实现新的光学性能。从这个角度来讲，微纳光学结构的设计和制造是微纳光学发展的共性关键技术问题，微纳光学是新型光电子产业的重要发展方向。 关键字：微纳光学；纳米制造；微纳光学产业； Abstract：Micro-nano optical structure technology refers to through the introduction of micro-nano optical structure in the material, implement new optical functional devices. The surface plasmon optics, artificial negative refractive index materials, stealth structure, through the introduction of micro-nano structure control of light diffraction and transmission, so as to realize the new optical performance. From this perspective, micro-nano optical structure design and manufacture is the universal key technical problems in the development of micro-nano optics, micro-nano optics is a new important development direction of optoelectronic industry. Key words : micro-nano optics; nanofabrication; micro-nano optical industry 1微纳光学技术的多种应用 1）加工新型光栅 借助于大规模集成电路工艺技术，可以加工出新型的光栅。光栅是个实用性很强的基本光学器件，在23ARTICLE | 论文激光与光电子学进展2009.10光谱仪、光通信波分复用器件、激光聚变工程、光谱分析等领域中大量使用。传统的表面光栅不论是机械刻画光栅，还是全息光栅，其表面的光栅结构是很薄的。明胶或光折变体全息光栅的光栅厚度较厚，由于制造工艺的一致性、温度稳定性和长期稳定性问题，在实际应用时仍然有限制。 2）制作深刻蚀亚波长光栅 采用激光全息、光刻工艺和半导体干法刻蚀工艺可以加工出深刻蚀亚波长光栅。

光电子学与光子学讲义-作业答案(第1、2章)13版.doc

第一章 1.10 Refractive index (a) Consider light of free-space wavelength 1300 nm traveling in pure silica medium. Calculate the phase velocity and group velocity of light in this medium. Is the group velocity ever greater than the phase velocity? (b) What is the Brewster angle(the polarization angle qp) and the critical angle(qc) for total internal reflection when the light wave traveling in this silica medium is incident on a silica/air interface. What happens at the polarization angle? (c) What is the reflection coefficient and reflectance at normal incidence when the light beam traveling in the silica medium is incident on a silica/air interface? (d) What is the reflection coefficient and reflectance at normal incidence when a light beam traveling in air is incident on an air/silica interface? How do these compare with part (c) and what is your conclusion? 1.18 Reflection at glass-glass and air-glass interface A ray of light that is traveling in a glass medium of refractive index n1=1.460 becomes incident on a less dense glassmedium of refractive index n2=1.430. Suppose that the free space wavelength of the light ray is 850 nm. (a) What should the minimum incidence angle for TIR be? (b) What is the phase change in the reflected wave when the angle of incidence qi =85 ° and when qi =90° ? (c) What is the penetration depth of the evanescent wave into medium 2 when qi =85 ° and when qi =90° ? (d) What is the reflection coefficient and reflection at normal incidence (qi =0 ° )when the light beam traveling in the glass medium (n=1.460) is incident on a glass-air interface? (e) What is the reflection coefficient and reflectance at normal incidence when a light beam traveling in air is incident on an air/-glass interface (n=1.460)? How do these compare with part (d) and what is your conclusion? 1.20 TIR and polarization at water-air interface

光电子微纳制造工艺平台2016年试卷(上半年)及导师确认说明-1

武汉光电国家实验室分数 光电子微纳制造工艺平台2016年试卷 名称：超净间基本规范及安全培训考试时间：2016年 单位：机械科学与工程学院导师姓名黄永安学生姓名尹锋一．单选择题（60分） 1.化学试剂溅到身上，立即采用（喷淋头），用水冲洗15分钟。冲洗后，不要擦拭皮肤，必要时前往医院治疗。 2.穿着超净服时，（用脚套包住裤腿）。 3.超净间内使用（圆珠笔）。 4.从（风淋室）进入超净间。 5对超净间内各处的门，（轻轻）关门。 6.穿着（洁净鞋或者鞋套）进入更衣间。 7.清洗间清洗槽的排气风扇因故障停止，（继续）清洗。 8.冲洗容器的稀释液倒入（排水槽）。 9.手套破损，（立即更换）。 10.酸、碱及有机溶剂容器的盖子，使用后（立即锁紧盖子）。 11.超声清洗及其它清洗中，通风柜的门（处于半关闭位置）。 12. 废液待温度降至室温时，倒入（收集桶）。 13.稀释酸液时，（将酸慢慢倒入水中）。 14.化学试剂不小心溅到脸上或眼睛里，立即采用（洗眼池），用大量水冲洗15 分钟以上。联系平台领导及工程师协助立即前往医院就医，同时通知导师。 15.进清洗间，（戴）防护眼镜或面罩、耐酸碱手套。 16.发生火警时，从（安全门）跑出超净间，在A区北面广场集合，便于清点人

数。 17. 在工艺设备发生火灾时，如果火苗较小且没有过多烟雾时，同学们可使用 （CO2灭火器）灭火。 18.密闭房间内，氮气泄漏有（窒息）威胁。 19.光刻工艺在（黄色光）条件下进行。 20.（取得）操作许可证，才能独立操作设备 21.超净间级别由低到高依次为：（10000级、1000级、100级）。 22.进入超净间的个人动作顺序为： 2）脱一次鞋→穿上净化服→戴上净化帽→洗手→戴上口罩手套→进风淋室→入室； 23.要带入超净间的仪器、工具、硅片和掩模盒，请在（更衣室）进行清洁。 24.所有的瓶罐，不论有无冲洗过，若没有贴上危险物质标示贴，只能由（工作 人员）用水清洗。 25.（用镊子）拿硅片。 26.（N2O）为低毒类气体，发生泄漏时，在安全区域佩戴简易防护面罩手套，然 后前往特气室关闭钢瓶阀门及供气面板输出阀门。 27.（H2）为易燃易爆气体，为防止火星，操作时禁止使用手机，禁止穿化纤服 装，禁止穿铁掌皮鞋。同学们不得自行操作此类气体。 28.（PH3）为剧毒性气体，操作时需要戴放毒面具。同学们不得自行操作此类气 体。 29.光刻工艺对环境洁净度、温湿度要求高，在（百级）间进行。 30.金相显微镜、光刻机使用完毕后，在后续（没有人）使用情况下，一定要关

微纳练习题解答

一、 1.套准精度的定义,套准容差的定义。大约关键尺寸的多少是套准容差？ 套准精度是测量对准系统把版图套准到硅片上图形的能力。套准容差描述要形成图形层和前层的最大相对位移,一般，套准容差大约是关键尺寸的三分之一。 2.信息微系统的特点是什么？ 低成本，能耗低，体积小，重量轻，高可靠性和批量生产，可集成并实现复杂功能。 3.微加工技术是由什么技术发展而来的，又不完全同于这种技术。独特的微加工技术包括哪些？ （1）微电子加工技术；（2）表面微制造、体硅微制造和LIGA工艺。4.微电子的发展规律为摩尔定律，其主要内容是什么? 集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小√2倍 5.单晶、多晶和非晶的特点各是什么？ 单晶：几乎所有的原子都占据着安排良好的规则的位置，即晶格位置；非晶：原子不具有长程有序，其中的化学键，键长和方向在一定的范围内变化； 多晶：是彼此间随机取向的小单晶的聚集体，在工艺过程中，小单晶的晶胞大小和取向会时常发生变化，有时在电路工作期间也发生变化 6.半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质；当受外界光和热作用时，半导体的导电能力明显变化；在纯半导体中掺杂可以使半导体的

导电能力发生数量级的变化。 7.标准RCA清洗工艺有几个步骤，各步主要用来去除哪些物质? SPM清洗:有机物 APM清洗:颗粒和少量有机物 DHF清洗:氧化膜 HPM清洗:金属离子 8.磁控溅射镀膜工艺中，加磁场的主要目的是什么？ 将电子约束在靶材料表面附近，延长其在等离子体中运动的轨迹，提高与气体分子碰撞和电离的几率 9.谐衍射光学元件的优点是什么？ 高衍射效率、优良的色散功能、减小微细加工的难度、独特的光学功能10.描述曝光波长与图像分辨率的关系，提高图像分辨率，有哪些方法？ （1） NA = 2 r0/D, 数值孔径；K1是工艺因子：0.6～0.8 （2）减小波长和K1，增加数值孔径 氧气在强电场作用下电离产生的活性氧，使光刻胶氧化而成为可挥发的CO2、H2O 及其他气体而被带走；目的是去除光刻后残留的聚合物11.什么是等离子体去胶，去胶机的目的是什么？ 通过控制F/C的比例，形成聚合物，在侧壁上生成抗腐蚀膜 12.硅槽干法刻蚀过程中侧壁是如何被保护而不被横向刻蚀的？

光电子技术(安毓英)习题答案

光电子技术(安毓英)习题答 案 标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

课后题答案 设半径为R c 的圆盘中心发现上，距圆盘中心为l 0处有一辐射强度为I e 的点源S ，如下图所示。试计算该点光源发射到圆盘的辐射功率。 思路分析：要求e φ由公式e e d E dA φ=，e e d I d φ =Ω 都和e φ有关，根据条件，都可求出。解题过程如下： 法一 e e d E dA φ= 故：20 c R e e E dA πφ=? 又：2 0e e I E l = 代入上式可得： 2 20 e e c I R l φπ= 法二： e e d I d φ= Ω 220 c R l e e I d πφ=Ω? 2 20 e c e I R l πφ= 如下图所示，设小面源的面积为s A ?，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0的夹角为s θ；被照面的面积为c A ?，到面源s A ?的距离为l 0。若c θ为辐射在被照面c A ?的入射角，试计算小面源在c A ?上产生的辐射照度。 思路分析：若求辐射照度e E ，则应考虑公式2 0e e I E l = 。又题目可知缺少I e ，则该考虑如何求I e 。通过课本上的知识可以想到公式cos e e dI L dS θ =，通 过积分则可出I e 。解题过程如下：

解： 2 0e e I E l = 由cos e e dI L dS θ = 可得 cos s A e e I L dS θ?=? = cos e s L A θ?，故： 2200 cos e e s e I L A E l l θ?= = 假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐射亮度L e 均相同。试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐射照度。 思路分析：题目中明确给出扩展源是按朗伯余弦定律发射辐射的，且要求辐射照度E e ，由公式e e d E dA φ= 可知，要解此题需求出e d φ，而朗伯体的辐射通量为cos e e e d L dS d L dS φθπ=Ω=?，此题可解。解题过程如下： 解： e e d E dA φ= cos e e e d L dS d L dS φθπ=Ω=? e e e L dS E L dA ππ= = 霓虹灯发的光是热辐射吗 答：霓虹灯发光是以原子辐射产生的光辐射，属于气体放电，放电原理后面章节会涉及到。而热辐射是指由于物体中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象。因此霓虹灯放电不属于热辐射。 此题不适合做例题，可在相关章节做个小思考题。 刚粉刷完的房间从房外远处看，它的窗口总是显的特别黑暗，这是为什么 答：刚粉刷完的房间可以看成一个光学谐振腔，由于刚粉刷完的墙壁比较光滑，容易产生几何偏折损耗，故看起来总是特别黑。 这个题目也是不适合作为例题，可以和题一样以思考题的形式出现。

微纳光电子复习资料

一、简答题： 1. 套准精度的定义,套准容差的定义。大约关键尺寸的多少是套准容差. 套准精度是测量对准系统把版图套准到硅片上图形的能力。 套准容差描述要形成图形层和前层的最大相对位移。 一般，套准容差大约是关键尺寸的三分之一。 2. 亚波长结构的光学特性。 亚波长结构的光学特性： -- 光波通过亚波长结构时，光的衍射消失，仅产生零级反射和透射，等效为薄膜，可用于抗反射元件和双折射元件； -- 采用空间连续变化的亚波长结构可获得偏振面的衍射，形成新型偏振器件； -- 表面等离子波亚波长光学利用表面等离子体波共振（SPR）原理：波导，小孔增强，局域增强等 4. 微电子的发展的摩尔定律是什么?何谓后摩尔定律？ 集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小倍，这就是摩尔定律 5. 单晶、多晶和非晶的特点各是什么？

单晶：几乎所有的原子都占据着安排良好的规则的位置，即晶格位置；——有源器件的衬底 非晶：如SiO2, 原子不具有长程有序，其中的化学键，键长和方向在一定的围变化； 多晶：是彼此间随机取向的小单晶的聚集体，在工艺过程中，小单晶的晶胞大小和取向会时常发生变化，有时在电路工作期间也发生变化。 6. 半导体是导电能力介于___导体_____和___绝缘体_____之间的物质；当受外界光和热作用时，半导体的导电能力___明显变化______; _______往纯净的半导体中掺入某些杂质 _______可以使半导体的导电能力发生数量级的变化。 7. 在光滑的金属和空气界面，为什么不能激发表面等离子体波？ 对于光滑的金属表面，因为表面等离子体波的波矢大于光波的波矢，所以不能激发表面等离子体波。 8. 磁控溅射镀膜工艺中，加磁场的主要目的是什么？ 将电子约束在靶材料表面附近，延长其在等离子体中运动的轨迹，提高与气体分子碰撞和电离的几率 9. 谐衍射光学元件的优点是什么？ 高衍射效率、优良的色散功能、减小微细加工的难度、独特的光学功能

光子学与光电子学 原荣邱琪 习题题解

《光子学与光电子学》 习题及题解 原荣 邱琪 编著 第1章 概述和理论基础 1-10 计算每个脉冲包含的光载波数 考虑工作在1 550 nm 波长的10 Gb/s RZ 数字系统，计算每个脉冲有多少个光载波振荡？ 解：已知λ = 1.550 μm ，所以光频是Hz 101.93514×==λc f ，光波的周期是 1T f ==5.168×10?15 s 。 已知数字速率是10 Gb/s RZ 码，所以脉冲宽度是T = 1/(10×109) = 10?10 s ，所以在该脉冲宽度内的光周期数是 19349015.168/101510ele =×==??T T N 1-11 计算LD 光的相干长度和相干时间 单纵模LD 的发射波长是1550 nm ，频谱宽度是0.02 nm ，计算它发射光的相干时间和相干长度。 解：由题可知，λ = 1550×10?9 m ，Δλ = 0.02 × 10?9 m ，从式（3.1.18）可知 ()()Hz 102.5100155/1031020.0/929 892×=××××=Δ=Δ??λλc v 于是，相干时间是 019104)102.5/(1/1?×=×=Δ≈Δv t s 或者 0.4 ns 相干长度是 12.010*******c =×××=Δ=?t c l m 或者 12 cm 与LED 相比（见例1.3.4），LD 的相干长度是LED 的6.3×103倍。

第2章 光波在光纤波导中的传输 2-14 平面电介质波导中的模数 平面电介质波导宽为100 μm ，，490.11=n 084.12=n ，使用式（2.2.6）估算波长为1.55 μm 的自由空间光入射进该波导时，它能够支持的模数。并把你的估算与下面的取整公式进行比较 1π2Int +?? ????=V M 解：全反射的相位变化不能够大于π，所以φ /π 小于1。对于多模波导，φ>>V ，式（2.2.6） ()π2π2V V m ≈?≤φ。利用已知的参数和式（2.2.7），可以计算V 值如下： ()()21.3648.149.1105.11050π2π212 266212221=?×××=?=??n n a V λ 此时()06.23π/21.362π2=×=≤V m ，把0=m 模算上，就有24个模。利用取整公式可以算出该波导能够支持的模数()()23136.212Int 1π2Int =+×=+=V M 。 该题和例2.2.1比较，因为074.12=n 变为084.12=n ，波长由1.0 μm 变为1.5 μm ，所以波导能够支持的模数也减少了。 2-15 计算保证只有一个TE 模工作的AlGaAs 对称平板波导的最大中心厚度 已知自由空间波长λ = 0.85 μm ， 计算保证只有一个TE 模工作的AlGaAs 对称平板波导的最大中心厚度。波导参数为n 1 = 3.6，n 2 = 3.55。 解：由式（2.2.9）可得到最大平板厚度为 μm 711.055.36.3258.02222221c =?=?=n n d λ 2-16 数值孔径计算 接收机PIN 光电二极管的光敏面是2 mm ，使用1cm 的透镜聚焦，透镜和PIN 管之间为空气，计算接收机的数值孔径。 解：因为n 0 = 1，光敏面d = 1 mm ，透镜焦距f = 10 mm ，d /2f <<1, 所以sin α≈ tan αmax max ，由式（2.3.5）可得到 NA = sin αmax ≈ tan αmax = d /2f = 0.05 对应的最大接收角αmax 为2.87o （见图2.2.6），总接收角为2αmax = 5.74o 。 2-17 平板波导的数值孔径和接收角计算 有一个对称的AlGaAs 平板波导，已知中心介质n 1 = 3.6，与其相邻的介质n 2 = n 3 =3.55，

光电子技术安毓英习题答案

光电子技术安毓英习题答案

习 题1 1．1. 设在半径为R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。 .1.2. 如图所示，设小面源的面积为?A s ，辐射亮度为L e 积为?A c ，θc 为辐射在 被照面?A c 的入射角，试计算小面源在?A c 上产生的辐射照度。 第1题图 第2题图

1.4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？ 不是热辐射。 1.6. 从黑体辐射曲线图可以看出，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长λm 随温度T 的升高而减小。试由普朗克热辐射公式导出 常数=T m λ。 这一关系式称为维恩位移定律，其中常数为 2.898?10-3m ?K 。 普朗克热辐射公式求一阶导数，令其等于0，即可求的。 1.9. 常用的彩色胶卷一般分为日光型和灯光型。你知道这是按什么区分的吗？ 按色温区分。 习 题2

2.1. 何为大气窗口，试分析光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素。 对某些特定的波长，大气呈现出极为强烈的吸收。光波几乎无法通过。根据大气的这种选择吸收特性，一般把近红外区分成八个区段，将透过率较高的波段称为大气窗口。 2. 何为大气湍流效应，大气湍流对光束的传播产生哪些影响？ 是一种无规则的漩涡流动，流体质点的运动轨迹十分复杂，既有横向运动，又有纵向运动，空间每一点的运动速度围绕某一平均值随机起伏。这种湍流状态将使激光辐射在传播过程中随机地改变其光波参量，使光束质量受到严重影响，出现所谓光束截面内的强度闪烁、光束的弯曲和漂移（亦称方向抖动）、光束弥散畸变以及空间

光电(第二版)习题答案1-9章

第一章绪论 1. 光电子器件按功能分为哪几类？每类大致包括哪些器件？ 光电子器件按功能分为光源器件、光传输器件、光控制器件、光探测器件、光存储器件。 光源器件分为相干光源和非相干光源。相干光源主要包括激光和非线性光学器件等。非相干光源包括照明光源、显示光源和信息处理用光源等。 光传输器件分为光学元件(如棱镜、透镜、光栅、分束器等等)、光波导和光纤等。 光控制器件包括调制器、偏转器、光开关、光双稳器件、光路由器等。 光探测器件分为光电导型探测器、光伏型探测器、热伏型探测器、各种传感器等。 光存储器件分为光盘(包括CD、VCD、DVD、LD等)、光驱、光盘塔等。 2．谈谈你对光电子技术的理解。 光电子技术主要研究物质中的电子相互作用及能量相互转换的相关技术，以光源激光化，传输波导（光纤）化，手段电子化，现代电子学中的理论模式和电子学处理方法光学化为特征，是一门新兴的综合性交叉学科。 3．谈谈光电子技术各个发展时期的情况。 20世纪60年代，光电子技术领域最典型的成就是各种激光器的相继问世。 20世纪70年代，光电子技术领域的标志性成果是低损耗光纤的实现，半导体激光器的成熟特别是量子阱激光器的问世以及CCD的问世。 20世纪80年代，出现了大功率量子阱阵列激光器；半导体光学双稳态功能器件的得到了迅速发展；也出现了保偏光纤、光纤传感器，光纤放大器和光纤激光器。 20世纪90年代，掺铒光纤放大器(EDFA)问世，光电子技术在通信领域取得了极大成功，

形成了光纤通信产业；。另外，光电子技术在光存储方面也取得了很大进展，光盘已成为计算机存储数据的重要手段。 21世纪，我们正步入信息化社会，信息与信息交换量的爆炸性增长对信息的采集、传输、处理、存储与显示都提出了严峻的挑战，国家经济与社会的发展，国防实力的增强等都更加依赖于信息的广度、深度和速度。 ⒋举出几个你所知道的光电子技术应用实例。 如：光纤通信，光盘存储，光电显示器、光纤传感器、光计算机等等。 ⒌据你了解，继阴极射线管显示（CRT）之后，哪几类光电显示器件代表的技术有可能发展成为未来显示技术的主体？ 等离子体显示（PDP），液晶显示（LCD），场致发射显示（EL）。

微纳结构三维形貌高精度测试系统

第37卷第1期 光电工程V ol.37, No.1 2010年1月Opto-Electronic Engineering Jan, 2010 文章编号：1003-501X(2010)01-0019-06 微/纳结构三维形貌高精度测试系统 谢勇君1,2,3，史铁林2,3，刘世元2 ( 1. 暨南大学电气自动化研究所，广东珠海 519070； 2. 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，武汉 430074； 3. 武汉光电国家实验室(筹) 光电材料与微纳制造研究部，武汉 430074 ) 摘要：为实现微/纳结构三维形貌的高精度测量，提出利用显微干涉技术和偏振技术相结合的方法来研制微/纳结构三维形貌亚纳米级精度测试系统。首先，利用五步相移干涉技术采集5幅带有π/2相移增量的干涉条纹图。然后，通过Hariharan五步相移算法得到包裹相位图。最后，利用分割线相位去包裹算法和相位高度关系转换得到微/纳结构三维形貌。在测试过程中通过偏振片产生强度可调的线偏振光，再由1/2波片改变偏振光在分光镜中的分光比，补偿参考镜与试件的反射性能差异，可得到亮度适中且对比度高的干涉条纹图，从而有利于实现微/纳结构三维形貌的高精度测量。系统的轮廓算术平均偏差R a的重复测量精度可达0.06 nm，最大示值误差不到±1%，示值变动性不到0.5%。通过对标准多刻线样板、硅微麦克风膜和硅微陀螺仪折叠梁的三维形貌测量验证了系统的有效性和实用性。 关键词：微/纳结构；显微干涉；偏振技术；三维形貌 中图分类号：TH741.8 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-501X.2010.01.04 Measurement System for 3D Profile of Micro/Nano Structures with High Resolution XIE Yong-jun1,2,3，SHI Tie-lin2,3，LIU Shi-yuan2 ( 1. Institute of Electric Automatization, Jinan University, Zhuhai 519070, Guangdong Province, China; 2. State Key Laboratory of Digital Manufacturing Equipment and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China; 3. Division of Optoelectronic Materials & Micro-Nano Manufacture, Wuhan National Laboratory for Opto-electronics, Wuhan 430074, China ) Abstract: In order to test 3D profile of micro/nano structures with high resolution, a measurement system was developed based on microscopic interferometry and polarization technique. First, five interferograms with π/2-phase increase were acquired by five-step phase-shift interferometry. Then wrapped phase maps were calculated with Hariharan five-step-phase-shift algorithm. Finally, 3D profile of micro/nano structure could be gotten with branch-cut unwrapping algorithm and the phase-height formula. A polarizer provided a polarization beam and adjusted its illumination power. The polarized beam was parceled into two perpendicular directions by a polarization-beam splitter, and the intensities proportion of the two beams could be adjusted by rotating a 1/2-waveplate making it possible to compensate the differences of the reflectances between the sample and the reference mirror. This arrangement allowed that the interferograms had the advantages of high contrast and optimum intensity, and this was useful to increase system 收稿日期：2009-07-13；收到修改稿日期：2009-09-03 基金项目：国家自然科学基金重点项目(50535030); 国家自然科学基金(50775090); 新世纪优秀人才支持计划(NCET-06-0639); 国家博士后科学基金(20070410930); 广东省自然科学基金博士研究启动项目(9451063201002281); 广东高校优秀青年创新人才 培育项目(LYM08019)；广西制造系统与先进制造技术重点实验室开放课题基金; 暨南大学青年基金项目(51208027). 作者简介：谢勇君(1977-)，女(汉族)，广西全州人。讲师，博士，主要研究工作是精密测控技术。E-mail:xyj919@https://www.wendangku.net/doc/f317196218.html,。