微纳测试技术问答题

更新时间:2023-06-30 09:16:27 阅读: 评论:0

1.微纳米测试技术包含的尺度范围是多少? 微纳米尺度测试对微纳米
尺度制造技术发展有什么重要作用?
教师资格条例答:(1)0.1nm-1mm。
(2)测试技术是微纳米技术的基础;测试技术是微纳米技术进一步发展的保障;测试技术也是微纳米技术应用的具体体现。
2.分析说明微纳米测试的特点和内涵?
答:(1)被测尺度微小,处于微纳米级;样品小,样品固定困难;信号量相关时信号弱,信噪比小;微纳米测试尺度范围大107(nm-mm);现有ISO公差不适用;几何量测量中非接触方法使用多.
(2)内涵:被测样品、工件的几何尺寸在微纳级;被测工件的精度在微纳级;上述样品相关性能的测试技术和测量方。
3.微纳米结构怎么来的?
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答:总体来讲:两种方法:Top-Down, 与Bottom-Up。
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Top-Down方法是指从大的物体上去除材料形成需要的纳米结构,Bottom-up方法是通过物理、化学以及生物等作用,把小的物体(如原子、分子)拼装形成复杂的结构和系统。
4.试述真空镀膜中在线测量薄膜厚度的主要方法?
答:主要方法是石英晶体法。
基本原理: 压电效应和质量负荷效应。质量负荷效应:当石英晶体芯片上镀了某种膜层,使芯片的厚度增大,则芯片的固有频率会相应的衰减。
测厚原理:石英晶体膜厚监控仪就是通过测量频率或与频率有关的参
量的变化而监控淀积薄膜的厚度。
老婆欠管教5.薄膜厚度测量的三种方法的比较。
答:台阶仪适合于各种薄膜厚度的测量,测量前必须制备相应的台阶。
实验室最常用的厚度测试设备。
椭圆偏光仪的样品必须是透光或半透光,属于非破坏测量。
球磨法对硬脆膜的厚度测量非常简单有效,价格低廉,工业中应用广泛。
6.薄膜、小体积材料、微结构材料力性能测量方法有那些?
答:结合强度(膜基、膜膜等)测量方法有划痕实验、引拉法,剥离法、推倒法、摩擦法超声法、离心法等。应力(应变)测量方法有旋转指针法、基片弯曲法、谐振频率法、加载变形法、临界挠度法、XRD、鼓泡法等
7.纳米压入法如何测量薄膜材料力学性能? 那些因素会影响薄膜力学
性能的测量结果? Sinking-in和piling-up分别会对测量结果有何影响?
答:(1)通过同步记录加、卸载过程中载荷和位移,获得连续载荷—位移曲线。(2)载荷Pmax、压入深度h max 和接触刚度S等。(3)Sinking-in(凹陷)是Oliver—Pharr 法的前提假设之一,而当实际测量中发生piling-up(堆积)现象时则不再符合Oliver—Pharr 法的弹性凹陷假设条件了,此时由于实际的接触区面积变大,将会导致所测量接触面积偏小,从而会使测量结果产生相应误差,如所测硬度值将会偏大等。
8.纳米压入法的特点。
答:(1)测试仪器分辨率高、性能稳定;(2)数学模型准确可靠、分析方法简便易行;(3)测试精度高;(4)测试容易、快捷,对试样制备要求简单(5)可测材料及力学参数多,并具进一步发展潜力。9.微梁弯曲法中简支梁、悬臂梁、两端固支梁样品对测试装置的要求有
何不同?微拉伸法和鼓泡法测试的特点与难点是什么?
答:(1):简支梁样品要求装置能够实现对样品两端纵向约束,悬臂梁样品要求装置能实现对样品一端的固定约束,两端固支梁样品要求装置能实现对样品两端的固定约束。(2)微拉伸法特点模型最简单、结果最直接、试件的装卡\对准困难、对测试装置要求高;
10.微梁振动法的优缺点。
答:优点:应用简单,器件便于夹持测量速度快,便于在线测量、实验装置简单容易搭建。
缺点:可测量的弹性模量范围有限,实验结果误差较大,需要加工专门样品。
11.集成一体化法特点。
答:优点:执行器甚至测量单元和样品集成在一起,避免样品装夹和对准。微小的驱动力容易实现。
缺点:试样加工复杂,影响因素多,结果分散度大、精度低。
12.划痕法实验中,临界载荷的监测与判定有哪些方法,它们的特点是什
么?划痕法测量膜基结合强度的影响因素有那些?
答:(1)如表格
(2)如表
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13.试论述基于基片弯曲法的薄膜残余应力测试方法,该方法如何实现薄
膜沉积过程中残余应力的在线检测?与微结构方法相比,该方法薄膜测残余应力的优缺点有那些?
答:
14.什么是横向分辨率和纵向分辨率?从分辨率和量程要求论述如何选
用微器件结构参数的测量方法?校本培训
答:(1)分辨率:对于具有x,y,z三维结构的几何尺寸,横向分辨率和纵向分辨率。
横向分辨率: 在与高度方向或深度方向垂直的平面上,即x、y测量分辨率
纵向分辨率:在与高度方向和深度方向上,垂直于x、y平面
(2)量程:x,y,z方向的量程均比较大,是三维的测量方法、如果相对x,y,z 向量程很小,或精度要求很低,是两维或平面测量。具体如表
15.两维微结构的测量方法有那些?它们的特点、适用性如何?
答:(1)光学显微镜微视觉系统、SEM 、SPM(2)光学显微镜微视觉系统:受到波长的影响,测量的分辨率不高,景深非常小,只适合平面结构的观测。装置比较简单,可进行大范围测量:SEM是MEMS观测用最基本的工具。物理材料、生物材料形貌\形态及材料组份的主要测试手段,是微细结构、微纳结构的尺寸测量(观测)重要方法。SPM 测量分辨率高(横向/纵向)但测量范围有限,纵向方向量程(深度)比较小,不仅可进行尺寸测量,还可在微观形貌观测中应用,精度问题,大多用于观测,而非测量。
16.那些方法可实现三维微结构的测量?论述三角法的基本原理?那些因
素会影响三角法测量的分辨率和精度。
答:(1)SEM、各种光学测量技术(显微+干涉)。(2)三角法的基本原理:通过一段已知长度的基本距离来测量到一个被测点的角度,并由此确定它的距离。(3)表面粗糙度、被测表面结构影响、散斑的影响、光源(红光或近红光)及检测器(线阵CCD、PSD、差动式光电二极管)。
17.MEMS器件动态性能测试的困难是什么?电测法的优缺点是什么?
工作交接单模板答:(1)MEMS器件尺度小、体积小,质量轻和高频的性能决定动态性能测试困难。传统的压电、
光电、应变等测量方法通常不能满足微器件测试要求。(2)优点:方法简单、成本低。缺点:需要在试件上集成感测元件,所集成的元件会影响微结构的动态性能(特别是执行器), 从而对测试结果有一定的影响。不能得到结构任意位置

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