微納筆記提問作業(yè)答案

1、第一章1、微納米材料的三個特性是什么?答：微尺寸效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)。2、微納測試的研究內(nèi)容是什么，并解釋其內(nèi)涵答: 研究內(nèi)容: 圓片級測試、管芯級測試和器件級測試。 圓片級測試：主要解決MEMS在工藝線上制造過程中微結(jié)構(gòu)與設(shè)計的符合性、微結(jié)構(gòu)之間以及不同批次圓片間的一致性與重復(fù)性問題； 管芯級測試：主要解決封裝前微器件的成品率的測試問題； 器件級測試：1、檢測封裝的質(zhì)量，進(jìn)行微器件的綜合性能測試； 2、考核微器件的可靠性，給出可靠性指標(biāo)。3、微納測試方法有哪兩大類答：接觸式測試與非接觸式測試。4、微納測試儀器有哪幾類答：光學(xué)、電子學(xué)、探針等。5、微納測試的特點答：1、被測量的尺

2、度小，一般在微納米量級； 2、以非接觸測量為主要手段。第二章1、試述光學(xué)法在微納測量技術(shù)中的意義（同自動調(diào)焦法優(yōu)點）答：1、由于是非接觸測量，因而對被測表面不造成破壞，可測量十分敏感或柔軟的表面； 2、測量速度高，能掃描整個被測表面的三維形貌，且能測量十分復(fù)雜的表面結(jié)構(gòu)；3、用這種方法制成的測量儀器可用在制造加工過程中實現(xiàn)自動化測量。2、可見光的波長范圍答：400760nm3、凸透鏡成像的5種形式答：形式1：當(dāng)物距大于2倍焦距時，則像距在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立、縮小的實像，物像異側(cè)。 形式2：當(dāng)物距等于2倍焦距時，則像距也在2倍焦距，成倒立、等大的實像，物像異側(cè)。 形式3：當(dāng)物距小于2

3、倍焦距、大于1倍焦距時，則像距大于2倍焦距，成倒立、放大的實像，物像異側(cè)。 形式4：當(dāng)物距等于1倍焦距時，則不成像，成平行光射出。 形式5：當(dāng)物距小于1倍焦距時，則成正立、放大的虛像，物像同側(cè)。4、幾何光學(xué)的成像原理、波動光學(xué)的成像原理答：幾何光學(xué)成像原理：1、在均勻介質(zhì)中，光線直線傳播；2、光的反射定律；3、光的折射定律；4、光程可逆性原理。 波動光學(xué)成像原理：1、光的干涉；2、光的衍射；3、光的偏振。5、顯微鏡與望遠(yuǎn)鏡的異同點答：相同點：（1）都是先成實像，后成虛像 （2）他們的目鏡都成正立放大虛像。 不同點：（1）顯微鏡的物鏡成倒立放大實像； （2）望遠(yuǎn)鏡的物鏡成倒立縮小的實像 （3）顯

4、微鏡的放大倍數(shù)等于物鏡放大倍數(shù)乘以目鏡放大倍數(shù)，而望遠(yuǎn)鏡則不是。 （4）顯微鏡物鏡焦距小，目鏡焦距大，望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距大，目鏡焦距小。6、光學(xué)顯微鏡的分辨率是由目鏡決定還是由物鏡決定的，為什么答：樣品上的最小分辨距離，即分辨率，實際上是由物鏡來決定的。 原因：物鏡中的限制圓孔直接影響著形成衍射斑的大小，而圓孔的直徑直接與物鏡的直徑相關(guān)：物鏡的數(shù)值孔徑（NA）決定著物鏡中部衍射圓孔的大小。由最小分辨率的公式：可知，物鏡的數(shù)值孔徑越大，能夠分辨的最小距離越短。7、光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)是由什么決定的答：放大倍數(shù)為物鏡和目鏡的放大倍數(shù)之積。8、什么是數(shù)值孔徑，如何提高顯微鏡的分辨率答：數(shù)值孔徑：物體與物

5、鏡介質(zhì)的折射率與物鏡孔徑角的一半正弦值的乘積： 數(shù)值孔徑越大，分辨率越高，因此增加數(shù)值孔徑、減小波長、將物鏡浸液可以提高顯微鏡的分辨率。9.利用波動光學(xué)可以形成哪些測試儀器答：干涉儀、衍射儀、測量顯微鏡（勞埃德鏡、邁克爾遜干涉儀、馬赫-澤德干涉儀、泰曼-格林干涉儀、法布里-珀羅干涉儀等（這些列舉不用寫完）10、自動調(diào)焦法的優(yōu)缺點答：優(yōu)點：1、由于是非接觸測量，因而對被測表面不造成破壞，可測量十分敏感或柔軟的表面； 2、測量速度高，能掃描整個被測表面的三維形貌，且能測量十分復(fù)雜的表面結(jié)構(gòu)； 3、用這種方法制成的測量儀器可用在制造加工過程中實現(xiàn)自動化測量。 缺點：被測物體表面的反射光能力不同，用自

6、動調(diào)焦法測量時，對被測物體表面的光反射度有要求，通常應(yīng)大于2%11、自動調(diào)焦法測量微位移的原理，與金剛石探針接觸測量法相比，自動調(diào)焦法有哪些特點答：原理：自動調(diào)焦法源于CD技術(shù)。由紅外光二極管發(fā)出的激光束，經(jīng)準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后成為一束平行光，該平行光又經(jīng)能實現(xiàn)焦距跟蹤功能的掃描物鏡被聚焦在被測物的表面上。被測物表面所反射的發(fā)散光以和入射光相反的方向返回，其中一部分經(jīng)分光鏡分光后入射到聚焦檢測器上，形成一個光點。該光點位臵根據(jù)被測表面結(jié)構(gòu)可能有3中不同情形：光點在檢測器平面上、光點在檢測器平面之前、光點在檢測器平面之后。由上述兩種離焦信號產(chǎn)生一個控制電平信號，用于驅(qū)動一個動圈式馬達(dá)，使掃描物鏡跟隨運動

7、，直至使掃描物鏡能到達(dá)聚焦位臵為止。物鏡便能始終跟隨被測物表面結(jié)構(gòu)的輪廓，由此產(chǎn)生的垂直方向的位移經(jīng)一個電感式位移傳感器轉(zhuǎn)變成測試信號被記錄下來。 特點：與金剛石探針接觸測量相比，自動調(diào)焦法的光點直徑要小得多，因而能獲取表面的十分細(xì)微的結(jié)構(gòu)特征。由于自動測焦法是非接觸測量，又是主動調(diào)節(jié)，因而較金剛石探針測量法，它響應(yīng)更快，對外部振動較少敏感。12、什么是三角法，它的用途什么，三角法測量分為哪兩種答：解釋：光學(xué)三角法是用一束激光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)調(diào)節(jié)后照射到被測物體表面，形成一小光斑，經(jīng)被測物體表面反射后的光線通過成像物鏡匯聚成像在光電探測器的光接收面上。被測點的位移信息由該光點在探測器的光接收面上所形

8、成的像點位置決定。當(dāng)被測物體移動時，光斑相對于物鏡的位置發(fā)生改變，相應(yīng)的其像點在光探測器接收面上的位置也將發(fā)生改變，根據(jù)其像點位臵的變化和測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)可求出被測點的位移信息。由于入射光線和反射光線構(gòu)成一個三角形，所以該方法被稱為光學(xué)三角法。 用途：測量被測表面的形貌 分類：斜光學(xué)三角法和直光學(xué)三角法兩種13、三角法測量中有哪幾種檢測方案答：一般有三種，位置敏感探測器（PSD）、CCD線陣探測器、差動式光電二極管。14、影響三角法測量精度的因素有哪些答：（1）表面粗糙度的影響（2）被測表面微結(jié)構(gòu)的影響（3）散斑的影響第三章1、分辨力、分辨率、放大倍數(shù)的基本概念答：分辨力：顯示裝臵能有效辨別

9、的最小的示差值分辨率：樣品上的最小分辨距離，指物體分辨細(xì)微結(jié)構(gòu)的能力放大倍數(shù)：像與物體的尺寸的比值2、 人眼、光學(xué)顯微鏡、透射電鏡、電子掃描顯微鏡、探針顯微鏡的分辨力 答：人眼晴分辯率：0.1mm以上； 光學(xué)顯微鏡極限分辯本領(lǐng)是光波的半波長，可見光最短0.4um(半波長：0.2um）；透射電鏡:點分辨(0.3-0.5nm),晶格分辨(0.1-0.2nm)；電子掃描顯微鏡:(6-10nm)；探針顯微鏡:原子級(0.1nm)；3、如何提高望遠(yuǎn)鏡與顯微鏡的分辨率答：對望遠(yuǎn)鏡：不變，盡量增大透鏡孔徑D，以提高分辨率。 對顯微鏡：主要通過減小波長來提高分辨率。4、顯微鏡的光學(xué)參數(shù)：放大倍數(shù)，工作距離，景

10、深，視場答：放大倍數(shù)：指物體經(jīng)物鏡、目鏡兩次成像后眼睛所能看到像的大小對原物體大小的比值。是物鏡的橫向放大率m與目鏡的角放大率的乘積。 工作距離：就是從物鏡的前表面中心到被觀察標(biāo)本之間的距離。 景深：當(dāng)顯微鏡調(diào)焦于某一物平面時，如果位于其前或后的物平面仍能被觀察者看清楚，則該二平面之間的距離叫做景深。 視場：從顯微鏡中能看到的圓形范圍叫視場(又叫視野)。5、光學(xué)顯微鏡有哪幾部分組成答：光學(xué)顯微鏡由1、照明系統(tǒng)；2、光學(xué)放大系統(tǒng)；3、機械裝置三部分組成。6、激光掃描顯微鏡有哪兩種工作模式答：1、自聚焦掃描方式，2、共焦掃描方式。7、簡述共聚焦掃描顯微鏡的基本原理，并說明如何產(chǎn)生一副完整的圖像答：

11、原理：利用聚焦的激光束在樣品表面掃描，同時利用光電檢測器件接收樣品的反射光（或透射光），樣品結(jié)構(gòu)的變化使反射光（或投射光）強度改變因而是光電檢測器件的輸出電流改變，經(jīng)信號處理，同步顯示在計算機屏幕上。 如何產(chǎn)生一副完整的圖像：利用放置在光源后的照明針孔和放置在檢測器前的探測針孔實現(xiàn)點照明和點探測，來自光源的光通過照明針孔發(fā)射出的光聚焦在樣品焦平面的某個點上，該點所發(fā)射的熒光成像在探測針孔上，該點以外的任何發(fā)射光均被探測針孔阻擋。照明針孔與探測針孔對被照射點或被探測點來說是共軛的，因此被探測點即共焦點，被探測點所在的平面即共焦平面。計算機以像點的方式將被探測點顯示在計算機屏幕上，為了產(chǎn)生一副完整

12、的圖像，由光路中的掃描系統(tǒng)在樣品焦平面上掃描，從而產(chǎn)生一副完整的共焦圖像。8、共聚焦顯微鏡的優(yōu)點答：（1）采用了共聚焦原理，幾乎完全排除了雜散光的影響，可獲高清晰度、高分辨率的圖像。 （2）高放大倍數(shù)、高分辨力 （3）制樣簡單，與普通偏光顯微鏡相同，無需掃描電鏡所要求的專門制樣技術(shù)。 （4）具有一定深度的穿透力，可進(jìn)行分層掃描，獲得不同穿透深度的圖像及三位重組立體圖像。 （5）三位定量測定。9、電子束與固體表面作用會產(chǎn)生哪些信號，這些信號有什么用途答：可產(chǎn)生二次電子、背散射電子、俄歇電子、熒光、非彈性散射電子、透射電子、繞散射電子、X射線等信號。 用途：將這些信號用探測器收集起來，并轉(zhuǎn)換為電流

13、信號，再送到顯像管就可轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像。由于從樣品表面散射或發(fā)射的電子與樣品表面的固有特性有直接關(guān)系，所以能得到樣品表面結(jié)構(gòu)的信息。10、電子顯微鏡有哪兩種答：透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）11、透射電子顯微鏡與光學(xué)顯微鏡有哪些異同點答：相同點：透射電子顯微鏡是利用電子的波動性來觀察固體材料內(nèi)部的各種缺陷和直接觀察原子結(jié)構(gòu)的儀器。盡管復(fù)雜得多，它在原理上基本模擬了光學(xué)顯微鏡的光路設(shè)計，簡單化地可將其看成放大倍率高得多的成像儀器。不同點：1、一般光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)在數(shù)十倍到數(shù)百倍，特殊可到數(shù)千倍。而透射電鏡的放大倍數(shù)在數(shù)千倍至一百萬倍之間，有些甚至可達(dá)數(shù)百萬倍或千萬倍； 2、透射電

14、子顯微鏡是以波長很短的電子束做照明源，而普通光學(xué)顯微鏡采用全視場均勻照明。12、 根據(jù)加速電壓的大小，透射電子顯微鏡可以分為哪幾種，其加速電壓為多少？答：（1）一般TEM。最常用的是100KV電鏡。 （2）高壓TEM。目前常用的是200KV電鏡。 （3）超高壓TEM。目前已有500KV、1000KV和3000KV的超高壓TEM。13、透射電子顯微鏡有哪幾部分組成答：透射電鏡一般是由電子光學(xué)部分、真空系統(tǒng)和供電系統(tǒng)三大部分組成。14、透射電子顯微鏡的樣品分為哪兩種，對樣品有什么要求答：間接樣品和直接樣品； 要求：（1）供TEM分析的樣品必須對電子束是透明的，通常樣品觀察區(qū)域的厚度以控制在約100

15、200nm為宜。 （2）所制得的樣品還必須具有代表性以真實反映所分析材料的某些特征。因此，樣品制備時不可影響這些特征，如已產(chǎn)生影響則必須知道影響的方式和程度。15、掃描電子顯微鏡的工作原理答：是用一束極細(xì)的電子束掃描樣品，在樣品表面激發(fā)出次級電子，次級電子的多少與樣品表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，次級電子由探測器收集，信號經(jīng)放大用來調(diào)制熒光屏上電子束的強度，顯示出與電子束同步的掃描圖像。16、光學(xué)顯微鏡、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡的放大倍數(shù)有什么區(qū)別答：一般光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)在數(shù)十倍到數(shù)百倍，特殊可到數(shù)千倍。而透射電鏡的放大倍數(shù)在數(shù)千倍至一百萬倍之間，有些甚至可達(dá)數(shù)百萬倍或千萬倍。掃描電鏡圖像放大倍數(shù)定義

16、為顯示器上圖像寬度與電子束在試樣上相應(yīng)方向掃描寬度之比。從幾十放大到幾十萬倍，連續(xù)可調(diào)。17、 什么是儀器設(shè)備的有效放大倍數(shù)，談?wù)勀銓τ行Х糯蟊稊?shù)的看法 答：是指恰好能夠分辨樣品上兩個質(zhì)點（姑且叫質(zhì)點）的放大倍數(shù)。進(jìn)一步放大，也不會再有細(xì)節(jié)，為虛放大。18、掃描電子顯微鏡有哪幾部分組成答：主要包括有電子光學(xué)系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)、信號檢測放大系統(tǒng)、圖象顯示和記錄系統(tǒng)、電源和真空系統(tǒng)等。19、掃描電子顯微鏡的特點答：1、放大倍率高；2、分辨率高；3、景深大；4、保真度好；5、樣品制備簡單；6、掃描電鏡對樣品厚度沒有限制，可直接觀察樣品表面的三維立體結(jié)構(gòu)；7、光學(xué)顯微鏡和透射電鏡在放大倍數(shù)增加時

17、，焦距和景深隨之減小，而掃描電鏡的放大倍數(shù)增加時，焦距不變，景深也基本不減小；8、掃描電鏡的放大倍率很廣，可以認(rèn)為掃描電鏡填補了光學(xué)顯微鏡和透射電鏡之間的空隙；9、避免了因透鏡缺陷帶來的對圖像分辨率的影響，而且容易把圖像記錄在存儲介質(zhì)上做進(jìn)一步處理；10、掃描電鏡可以與各種分析技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成分析電子顯微鏡。20、掃描探針顯微鏡的基本原理答：當(dāng)探針與樣品表面間距小到納米級時，按照近代量子力學(xué)的觀點，由于探針尖端的原子和樣品表面的原子具有特殊的作用力，并且該作用力隨著距離的變化非常顯著。當(dāng)探針在樣品表面來回掃描的過程中，順著樣品表面的形狀而上下移動。獨特的反饋系統(tǒng)始終保持探針的力和高度恒定，一束

18、激光從懸臂梁上反射到感知器，這樣就能實時給出高度的偏移值。樣品表面就能記錄下來，最終構(gòu)建出三維的表面圖。21、 掃描探針顯微鏡的主要特點 答：（1）分辨率高  （2）可實時得到實時間中表面的三維圖像，可用于具有周期性或不具備周期性的表面結(jié)構(gòu)研究。 （3）可以觀察單個原子層的局部表面結(jié)構(gòu)，而不是體相或整個表面的平均性質(zhì)。 （4）可在真空、大氣、常溫等不同環(huán)境下工作，甚至可將樣品浸在水和其它溶液中，不需要特別的制樣技術(shù)，并且探測過程對樣品無損傷。 （5）配合掃描隧道譜，可以得到有關(guān)表面結(jié)構(gòu)的信息。（6）在技術(shù)本身，SPM具有的設(shè)備相對簡單、體積小、

19、價格便宜、對安裝環(huán)境要求較低、對樣品無特殊要求、制樣容易、檢測快捷、操作簡便等特點，同時SPM的日常維護(hù)和運行費用也十分低廉。22、常用的掃描探針顯微鏡有哪些 答:掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、掃描近場光學(xué)顯微境、彈道電子發(fā)射顯微鏡、掃描力顯微鏡。23、掃描隧道顯微鏡的主要原理 答：是電子的隧道貫穿，電子云占據(jù)在樣品和探針尖之間。導(dǎo)體的電子是“彌散”的，故有一定的幾率位于表面邊界之外，電子云的密度隨距離的增加而指數(shù)式地衰減。這樣，被通過電子云的電子流就會在表面和探針間的距離變化極為靈敏。探針在表面上掃描時，有一套反饋裝臵去感受到這一電子流（叫做隧穿電流），并據(jù)此使探針尖保持

20、在表面原子的恒定高度上。探針尖即以這種方式描過表面的輪廓。讀出的針尖運動情況經(jīng)計算機處理后，或在銀幕上顯示出來，或由繪圖機表示出來。使針尖以一系列平行線段的方式掃描，使可獲得高分辨率的三維表面圖像。24、原子力顯微鏡的主要原理答：在原子力顯微鏡（AFM）的系統(tǒng)中，使用微小懸臂來感測針尖與樣品之間的交互作用，這作用力會使懸臂擺動，利用激光將光照射在懸臂的末端，當(dāng)擺動形成時，會使反射光的位臵改變而造成偏移量，此時激光檢測器會記錄此偏移量，也會把此時的信號給反饋系統(tǒng)，以利于系統(tǒng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，最后再將樣品的表面特性以影像的方式給呈現(xiàn)出來。25、掃描隧道顯微鏡有哪兩種測量模式，并解釋答：（1）等高測量模

21、式：探針以不變高度在試件表面掃描，隧道電流隨試件表面起伏而變化，從而得到試件表面形貌信息。 （2）恒電流測量模式：探針在試件表面掃描，使用反饋電路驅(qū)動探針，使探針與試件表面之間距離（隧道間隙）不變。此時探針移動直接描繪了試件表面形貌。26、原子力顯微鏡有哪三種測量模式，并解釋答：（1）接觸式：探針針尖與試件表面距離0.5nm，利用原子間的排斥力。其工作原理是：保持探針與被測表面間的原子排斥力一定，探針掃描時的垂直位移即反映被測表面形貌。 （2）非接觸式：探針針尖與試件表面距離為0.51nm，利用原子間的吸引力。 （3）敲擊模式：該模式介于接觸式和非接觸式之間。懸臂在試樣表面上方以其共振頻率振蕩

22、，針尖僅僅是周期性地短暫地接觸（敲擊）樣品表面。27、掃描隧道顯微鏡的主要缺陷答：1）在掃描隧道顯微鏡(STM)的恒電流工作模式下，有時它對樣品表面微粒之間的某些溝槽不能夠準(zhǔn)確探測，與此相關(guān)的分辨率較差。 2）掃描隧道顯微鏡(STM)所觀察的樣品必須具有一定程度的導(dǎo)電性，對于半導(dǎo)體，觀測的效果就差于導(dǎo)體；對于絕緣體則根本無法直接觀察。如果在樣品表面覆蓋導(dǎo)電層，則由于導(dǎo)電層的粒度和均勻性等問題又限制了圖象對真實表面的分辨率。28、探針顯微鏡的分辨率是如何確定的答：通過探針掃描的視野與觀察到的視野的比例的倒數(shù)來確定29、 探針顯微鏡中探針運動過程微懸臂梁形變的檢測有哪幾種，并簡單解釋 答：隧道電流

23、法、電容檢測法、光學(xué)檢測法（反射法和干涉法）簡單解釋同19題原子力顯微鏡的主要原理。第四章1、MEMS系統(tǒng)的特征參數(shù)主要包括哪些答：1、幾何結(jié)構(gòu)的尺寸及描述表面微觀特性的參數(shù)，如微結(jié)構(gòu)的長、寬、厚度，表面粗糙度、微結(jié)構(gòu)的臺階高度等。 2、機械特征參數(shù)：微梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變、強度，運動的位移與速度，振動的頻率與振幅，以及MEMS結(jié)構(gòu)材料的固有機械特性等參數(shù)2、對MEMS器件幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)測量方法有哪些答:（1）將計算機視覺技術(shù)與光學(xué)顯微技術(shù)相結(jié)合的微視覺測量方法 （2）掃描電子顯微鏡測量方法 （3）測量臺階結(jié)構(gòu)高度的臺階儀測量方法3、MEMS器件幾何量的測量有什么特點答：（1）測量力引起的誤差較大

24、 （2）定位誤差對測量量結(jié)果的影響較大 （3）被測件輪廓影像易受異物的影響 （4）光學(xué)衍射效應(yīng)的影響較大 （5）溫度引起的誤差較小4、簡述顯微雙目立體成像的基本原理，并說明其與有何優(yōu)點答：原理：立體視覺系統(tǒng)是建立在光學(xué)體視顯微鏡上的應(yīng)用系統(tǒng)，通過體視顯微鏡及雙目攝像頭可過的顯微物體的立體圖像。在計算機視覺系統(tǒng)中，常通過兩幅或多幅從不同角度同時獲取的目標(biāo)數(shù)字圖像，重構(gòu)出目標(biāo)的三維形狀。 優(yōu)點：立體感強，成像清晰和寬闊，長工作距離，適用范圍廣泛，操作方便，直觀，檢定效率高，焦深大，視場直徑大5、臺階測量有哪兩種方式，并分別說明之答：接觸式：金剛石觸針沿被測表面作接觸掃描運動，由測量擺桿、十字片簧彈

25、性支承及平衡塊組成的測量機構(gòu)帶動電感式位移傳感器的磁芯作相應(yīng)運動，從而將被測表面的臺階高度轉(zhuǎn)化為與之成正比的電壓信號，經(jīng)信號調(diào)理電路放大、解調(diào)、濾波后，送計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，得到被測表面的輪廓或臺階高度差。 非接觸式：主要方法有隧道電子顯微鏡測量方法，掃描隧道顯微鏡測量方法，原子力顯微鏡測量法。6、表面粗糙度的表征方法有哪兩種答：圖形法和參數(shù)法7、表面微觀形貌的表征方法有哪兩種答：二維輪廓和三維形貌8、表面粗糙度的參數(shù)表征中常用的基準(zhǔn)線是什么，表面微觀形貌的常用基準(zhǔn)面是什么答：基準(zhǔn)線：中線制，輪廓的最小二乘中線 基準(zhǔn)面：最小二乘表面9、 說明表面粗糙度和表面微觀形貌在表征方法和表征參數(shù)等

26、方面的區(qū)別與聯(lián)系 答：在表面粗糙度的表征中，測量數(shù)據(jù)是以評定基準(zhǔn)線為中心的位置函數(shù)zf（x），這樣獲得的數(shù)據(jù)，經(jīng)常被稱為表面二維輪廓數(shù)據(jù)； 在三維表面形貌的表征中，測量數(shù)據(jù)是以評定平面（理想平面）為中心的位置函數(shù)zf（x，y），通常稱為表面三維形貌數(shù)據(jù)；10、 表面粗糙度的主要表征參數(shù)包括哪些，并解釋其定義與數(shù)學(xué)表達(dá)方式 答：輪廓算術(shù)平均偏差：定義：在采樣長度內(nèi)輪廓偏離中線距離的絕對值的算數(shù)平均值。 公式：微觀不平度十點高度： 定義：在采樣長度內(nèi)五個最大的輪廓峰高的平均值與五個最大的輪廓谷深的平均值之和。 公式：輪廓最大高度： 定義：在采樣長度內(nèi)五個最大輪廓峰頂線與輪廓谷底線之間的距離。 公式

27、：11、表面微觀形貌的主要表征參數(shù)包括哪些答：幅度參數(shù)：表面形貌的均方根偏差Sq、表面十點高度Sz、表面高度分布的峭度 空間參數(shù)：最速衰減自相關(guān)長度Sal、表面峰頂密度Sds、表面的結(jié)構(gòu)形狀比率Str、表面的紋理方向 綜合參數(shù)：均方根斜率、算術(shù)平均頂點曲率、展開界面面積比率 功能參數(shù)：表面支撐指數(shù)、中心液體滯留指數(shù)、谷區(qū)液體滯留指數(shù)12、表面粗糙度與表面微觀形貌的測試方法有哪些答：1、機械探針測量法，2、光學(xué)探針測量法，3、干涉顯微測量法，4、掃描電子顯微鏡測量法，5、掃描探針顯微鏡測量法13、MEMS材料機械特性有哪些答：楊氏模量，斷裂強度，屈服應(yīng)力，疲勞特性、硬度等。14、MEMS材料機械

28、特性的測試與宏觀材料特性的測試有什么區(qū)別，主要難點在哪些方面答：MEMS測試中需要幾個力學(xué)特性：彈性模量、殘余應(yīng)力、斷裂強度、疲勞強度 難點：如何制作合適的微尺寸測試試樣用何種方法直接測量試樣，使得到的結(jié)果能夠代表MEMS系統(tǒng)中實際使用的微機械器件及其工作時的應(yīng)力狀態(tài)。MEMS試樣的特征長度一般在lmm以下，這給實驗帶來一系列困難。如：如何制作、夾持、對中(保持試樣與拉力之間的同軸性)微小試樣、如何提高載荷和位移測量的分辨率、如何模擬MEMS器件的實際結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)、如何完善理論模型等。15、MEMS材料特性的測試有哪幾種方法答：拉伸測試法，彎曲梁法，納米壓入法，鼓膜法，共振頻率法16、拉伸測

29、試法分為哪幾種答：傳統(tǒng)拉伸法，轉(zhuǎn)化拉伸法，集成拉伸測試17、為什么說直接拉伸法是測量彈性模量最直接的方法答：（1）測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，可以測試多種微機械材料的力學(xué)性能參數(shù) （2）拉伸測試確定彈性模量的方法符合ASTM標(biāo)準(zhǔn)E111中關(guān)于彈性模量的定義，實驗結(jié)果容易解釋，通用性強 （3）拉伸測試提供的目標(biāo)參數(shù)與試樣厚度成線性關(guān)系，試樣厚度測量不準(zhǔn)確所引起的誤差比彎曲測試小得多18、與拉伸測試相比，彎曲梁測試的優(yōu)缺點有哪些答：優(yōu)點：1、小的加載力就可以使梁彎曲并產(chǎn)生較大的變形，易于用光學(xué)顯微鏡測量。 2、試樣加載力可以是推力而不是拉力，夾持容易，對中問題不突出。 3、加載力方向上的微小誤差對測試結(jié)果影

30、響不大，加載機構(gòu)相對簡單易用。 4、試樣能夠做得更小。缺點：1、此方法雖然簡單方便，但是影響其測試精度的因素很多。 2、粱的大變形和邊界應(yīng)力集中可能導(dǎo)致試驗數(shù)據(jù)難以解釋，需要建立適當(dāng)?shù)睦碚撃Ｐ鸵约笆褂糜邢拊椒ㄟM(jìn)行模擬，從而獲得微試樣的力學(xué)性能參數(shù)。19、MEMS結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力主要來源于哪里答：熱應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力，外應(yīng)力20、MEMS結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力和應(yīng)變有哪些測試方法答：諧振頻率法、加載變形法、臨界撓曲法、結(jié)構(gòu)位移法、旋轉(zhuǎn)指針法、硅片彎曲法、X射線（XRD）法、拉曼光譜法。21、應(yīng)力、應(yīng)變測試方法中，哪些測試方法既可以測試應(yīng)力也可以測試彈性模量 答：諧振頻率法、加載變形法22、簡述X射線衍射法測試殘余

31、應(yīng)力的主要原理答：由于當(dāng)MEMS結(jié)構(gòu)材料中有應(yīng)力存在時，其晶面間距必然隨晶面與應(yīng)力相對取向的不同而有所變化，按照布拉格定律，衍射角也會相應(yīng)改變。因此有可能通過測量衍射角隨晶面取向不同而發(fā)生的變化來求得應(yīng)力。23、簡述拉曼光譜儀測試殘余應(yīng)力的主要原理答：應(yīng)變的微觀基礎(chǔ)是原子之間的距離發(fā)生改變，所以從理論上說，拉曼散射光應(yīng)該能夠反映出應(yīng)變的信息。實際上也正是這樣，很多材料和結(jié)構(gòu)的拉曼譜線的位臵會隨應(yīng)變狀態(tài)的變化產(chǎn)生相應(yīng)的移動。24、 為什么說X射線衍射法與拉曼光譜儀測試殘余應(yīng)力的方法是最直接的方法 答：這兩種方法都是頻譜分析，都是測量原子之間的作用在測試應(yīng)力，從微觀來測試殘余應(yīng)力。25、MEMS結(jié)

32、構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變的檢測方法有哪些特點答：（1）采用無損的微加工技術(shù) （2）采用非接觸式測量技術(shù)（3）采用顯微觀測技術(shù)（4）采用微弱信號提取和處理技術(shù)（5）用于測量應(yīng)力、應(yīng)變的結(jié)構(gòu)樣品要易于制造，而且能夠同時和MEMS器件設(shè)計在一起進(jìn)行測量。第五章1、簡述激光多普勒效應(yīng)答：激光多普勒干涉技術(shù)用于振動測量的原理是：光源發(fā)射一束頻率為f0的光照射到物體表面，根據(jù)多普勒原理，運動物體接收到光信號后把它反射出來，光接收器接收到頻率為f光波信號，其頻率隨運動物體速度增加而增加。2、簡述頻閃成像的基本原理答：通過簡單地縮短照明時間也可抓取物體運動的瞬間，這種縮短光源照明時間來“凍結(jié)”高速運動的瞬間狀態(tài)，實現(xiàn)對M

33、EMS等物體高速運動過程中每-個瞬時準(zhǔn)靜態(tài)運動位臵的精確捕捉的方法稱為頻閃成像。3、什么是光學(xué)切片答：先進(jìn)的光學(xué)顯微鏡可以做到只對物鏡焦面上的樣品進(jìn)行成像，也就是說，顯微鏡看到的，只是樣品中薄薄一層物質(zhì)結(jié)構(gòu)，這樣的薄層被稱為光學(xué)切片。4、 微系統(tǒng)測試分析儀（polytec）有哪三種三種測試方法，分別闡述其工作原理 答: 1、縱向振動測量的激光多普勒技術(shù)：（激光多普勒干涉技術(shù)用于振動測量的原理）光源發(fā)射一束頻率為f0的光照射到物體表面，根據(jù)多普勒原理，運動物體接收到光信號后把它反射出來，在q2的方向光接收器接收到頻率為f光波信號，其頻率隨運動物體速度增加而增加。 2、橫向振動測量的閃頻成像法技術(shù)

34、：通過簡單地縮短照明時間也可抓取物體運動的瞬間，這種縮短光源照明時間來“凍結(jié)”高速運動的瞬間狀態(tài)，實現(xiàn)對MEMS等物體高速運動過程中每-個瞬時準(zhǔn)靜態(tài)運動位臵的精確捕捉的方法稱為頻閃成像。 3、輪廓測量的白光干涉技術(shù)：白光作為光源，這時就有一系列的波數(shù)存在，每個波數(shù)形成的干涉圖非相干疊加形成了最后的白光干涉條紋。5、 在本實驗中，能夠測試面內(nèi)運動和離面運動的設(shè)備是什么？答：？（不知道T_T）6、 為什么用經(jīng)常使用白光干涉儀？答：因為在光程差范圍內(nèi)，通過白光干涉儀的機械掃描可得到視場范圍內(nèi)每個像點干涉函數(shù)的數(shù)字表示，每個干涉圖的傅立葉變換可得到一個用來確定局部表面高度相位值的序列。這種方法完全在空

35、間頻域內(nèi)分析，不用計算條紋對比度。7、什么是拉曼光譜學(xué) 答：拉曼光譜學(xué)是基于光與物質(zhì)相互作用的特性，是一種基于非彈性光散射(即入射激光的能量/頻率發(fā)生改變)的無損傷探測方法。 8、簡述拉曼散射效應(yīng) 答：單色的入射光投射到物質(zhì)中產(chǎn)生的散射，散射光中除了含有入射光相同頻率的光之外，還包含有與入射光不同頻率的光，這種散射光與入射光不同頻率的現(xiàn)象為拉曼散射效應(yīng) 。9、拉曼光譜儀的組成 答：光源、外光路、色散系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、信息處理與顯示 10、拉曼譜線包含哪些信息  答：物質(zhì)的組成；張力/應(yīng)力；晶體對稱性和取向；晶體質(zhì)量；

36、物質(zhì)總量等11、為什么可以用拉曼光譜儀進(jìn)行應(yīng)力測試     答：由于拉曼散射包含的是物質(zhì)振動能級的信息，因而能反映物質(zhì)元素組成、晶格質(zhì)量、分子結(jié)構(gòu)等，很多材料和結(jié)構(gòu)的拉曼譜線的位臵會隨應(yīng)變狀態(tài)產(chǎn)生相應(yīng)位移，因此可以進(jìn)行應(yīng)力測試。 12、簡述用拉曼光譜儀進(jìn)行動態(tài)應(yīng)力的測試過程 答：激光器發(fā)出的連續(xù)激光經(jīng)物鏡照射于樣品，樣品對光除產(chǎn)生反射、吸收和透射之外，還將產(chǎn)生拉曼散射；散射光系統(tǒng)將散射光送入單色儀或光譜儀，然后經(jīng)過計算機軟件處理輸出拉曼光譜，得到相應(yīng)信息。第六章1、在圓片級測試過程中，主要測試哪些參數(shù)，用什么方法 

37、答：參數(shù)：晶面、晶向；電阻率、方塊電阻；表面形貌、膜厚等；IV特性、CV特性等。 方法： X射線衍射定向法、光圖定向法、四探針法、半導(dǎo)體特性分析儀4256C、4284A 2、晶面晶向測試主要有哪兩種測試方法，各有什么特點 答：方法1：X射線衍射定向法：該方法可用于所有半導(dǎo)體單晶的定向。是一種非破壞性的高度定向方法，但使用設(shè)備應(yīng)嚴(yán)格遵守起安全操作規(guī)程。 方法2：光圖定向法：該方法目的主要用于單一元素半導(dǎo)體單晶的定向。光圖定向法需腐蝕試樣，因此要破壞拋光片表面。該方法的精度低于X射線衍射法，但設(shè)備要求不那么復(fù)雜。 3、電阻率測試主要用到什么儀器，如何測試答：最常用的方法為四探針法，其中