面向基因测序芯片应用的TiN电极薄膜制备及性能研究

基因测序技术正处于快速发展阶段,作为灵敏度极高的测序技术——纳米孔测序,对薄膜电极的电阻率和储能特性提出了更高的要求。为了降低薄膜的电阻率并提高储能特性,本文利用反应磁控溅射方法,基于原位生长原理,分别制备了TiO_(x)N_(y)和Ti/TiN/TiO_(x)N_(y)电极薄膜。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和电化学工作站对薄膜的微观结构、化学成分及其电化学性能进行研究。结果表明,在TiN高导电性和TiO_(x)N_(y)高比表面积的协同作用下,Ti/TiN/TiO_(x)N_(y)电极薄膜表现出优异的电化学性能。当电流密度为0.15 mA/cm^(2)时获得7.01 mF/cm^(2)的比电容,是TiO_(x)N_(y)电极薄膜比电容值的1.3倍。同时,与TiO_(x)N_(y)单电极相比,Ti/TiN/TiO_(x)N_(y)电极薄膜电阻降低约2个数量级。分析发现:将致密结构的TiN用作集流体引入疏松多孔的TiO_(x)N_(y)单电极中,可以有效降低Ti/TiN/TiO_(x)N_(y)体系内阻,同时保持良好的比电容,可为磁控溅射方法制备高性能基因测序芯片电极提供理论基础。

微机械陀螺DRIE刻蚀过程中的局域掩膜效应

在微机电系统(MEMS)制造中,深反应离子刻蚀(DRIE)过程的精度是影响器件特性的重要因素之一。本文设计了一种完全对称弹性梁结构的模态匹配式陀螺的原型器件,以此为对象研究了局域掩膜图形对于DRIE刻蚀过程的影响。器件的测试结果表明驱动和检测模态有明显的失配,该失配的发生原因除了气体阻尼,更主要来源于驱动和检测结构弹性梁尺寸的工艺偏差。在分析了实验过程及结果的基础上可以认为,除了典型的DRIE滞后效应等因素外,器件结构的局域掩膜效应加剧了工艺偏差:对称弹性梁结构周边的非对称掩膜图形导致了刻蚀气体分布的局部不均匀,增加了DRIE刻蚀的侧蚀偏差。

基片下磁场中溅射镀铜薄膜及其微结构

介绍了基片下外加磁场的方法来溅射制备铜膜的实验,结果发现薄膜的表面形貌和微结构与平常磁控溅射法所得的有很大的不同。在溅射过程中等离子体的发光也明显增强。相同的输入功率下,自偏压较磁控溅射有明显下降。研究认为产生以上现象的原因是实验中采用的特殊装置产生的磁镜效应对溅射空间大量离子作用的结果。