Кулонометрический нанотолщиномер


 


Владельцы патента RU 2538425:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение при измерениях толщины тонкопленочных структур. Целью изобретения является упрощение процессов калибровки кулонометрического нанотолщиномера и получения результата измерения толщины покрытия. Кулонометрический нанотолщиномер содержит двухэлектродную электролитическую ячейку, подключенную к источнику тока высокой стабильности, источник электролита и прибор, регистрирующий изменения напряжения в цепи электродов электролитической ячейки. Новым в кулонометрическом нанотолщиномере является то, что источник электролита оснащен узлом его прецизионного дозирования, а двухэлектродная электролитическая ячейка, состоящая из платинового катода и анода, представляющего собой слоистое металлическое покрытие исследуемого образца, содержит узел емкостной обратной связи, образованный металлическим покрытием исследуемого участка и платиновым катодом, данные от которого позволяют сформировать каплю оптимальной формы с помощью устройства приема и обработки информации, состоящего из персонального компьютера, плат ввода-вывода и соответствующего программного обеспечения, позволяющего также анализировать зависимость скорости роста напряжения от времени при анодном окислении в режиме постоянного тока для определения толщин и границ раздела слоистой структуры в нанометрах. 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение при измерениях толщины тонкопленочных структур.

Известен способ экспресс-контроля тонкопленочных структур (см. Лебедева Т.С., Сеченов Д.А., Шпилевой П.Б., Якопов Г.В. Применение контролируемого анодного окисления для изготовления и экспресс-контроля СТП структур «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники». Таганрогский государственный радиотехнический университет, труды девятой международной научно-технической конференции, часть 1, Таганрог 2004, стр. 240-243), заключающийся в том, что на исследуемый образец, содержащий тонкопленочную структуру, воздействуют электрическим током в электролитической ячейке, образованной подложкой (анодом) и исследовательским зондом (катодом), содержащим платиновый электрод. Толщину покрытия определяют, анализируя зависимости скорости роста напряжения от времени при анодном окислении в режиме постоянного тока. При этом для различных металлов скорость окисления в электролите под действием электрического тока различна, что создает необходимость в тщательной калибровке перед каждым циклом измерений.

Недостатком известного способа является сложность процесса калибровки и дальнейшей интерпретации результата экспресс-контроля.

Целью изобретения является упрощение процессов калибровки кулонометрического нанотолщиномера и получения результата измерения толщины покрытия.

Указанная цель достигается тем, что в кулонометрическом нанотолщиномере, содержащем двухэлектродную электролитическую ячейку, подключенную к источнику тока высокой стабильности, источник электролита и прибор, регистрирующий изменения напряжения в цепи электродов электролитической ячейки, источник электролита оснащен узлом его прецизионного дозирования, а двухэлектродная электролитическая ячейка, состоящая из платинового катода и анода, представляющего собой слоистое металлическое покрытие исследуемого образца, содержит узел емкостной обратной связи, образованный металлическим покрытием исследуемого участка и платиновым катодом, данные от которого позволяют сформировать каплю оптимальной формы с помощью устройства приема и обработки информации, состоящего из персонального компьютера, плат ввода-вывода и соответствующего программного обеспечения, позволяющего также анализировать зависимость скорости роста напряжения от времени при анодном окислении в режиме постоянного тока для определения толщин и границ раздела слоистой структуры в нанометрах.

Сущность заявляемого изобретения иллюстрируется графическими материалами, где на фигуре 1 показано схематическое изображение кулонометрического нанотолщиномера.

Кулонометрический нанотолщиномер содержит микрокапиллярную двухэлектродную электролитическую ячейку с платиновым катодом 1, оснащенную узлом прецизионного дозирования электролита 2 с емкостной обратной связью для формирования капли оптимальной формы. Столик 3, оснащенный трехкоординатным микрометрическим приводом по координатам XYZ, показанным на фигуре 1, служит для прецизионного позиционирования исследуемой зоны образца 4 относительно ячейки 1. Микроскоп 5, оснащенный ПЗС камерой и фрейм-граббером (на фигуре 1 не показаны), т.е. устройством, которое позволяет отображать на экране компьютера видеосигнал от микроскопа, с тем чтобы захватить нужный кадр в память и впоследствии по этому изображению рассчитать алгоритм работы микрометрического привода столика 3. Видеокамера 6 служит для обозрения всего поля исследуемого образца 4 на экране компьютера, который на фигуре 1 не показан. Узел вакуумной фиксации 7 позволяет надежно зафиксировать образец 4 на трехкоординатной микрометрической подвижке 3.

Измерение толщины металлических покрытий с помощью кулонометрического нанотолщиномера производят следующим образом. Образец 4 фиксируют с помощью узла вакуумной фиксации 7, который закреплен на столике 3, а затем с помощью микрометрического привода столика 3 подводят исследуемый участок образца 4 под платиновый катод 1 двухэлектродной электролитической ячейки, вторым электродом (анодом) которой является металлическое покрытие исследуемого образца 4. С помощью узла прецизионного дозирования электролита 2, оснащенного емкостной обратной связью, формируем каплю электролита оптимальной формы, которая полностью перекрывает исследуемый участок, не задевая при этом соседние. Это осуществляется путем измерения емкости конденсатора, образованного металлическим покрытием исследуемого участка образца 4 и платиновым катодом 1, и последующего сравнения его с калибровочными значениями. Узел прецизионного дозирования электролита 2 на основании информации, полученной путем сравнения текущего значения емкости с калибровочным, добавляет или убавляет нужный объем электролита. Далее, между платиновым катодом 1 и исследуемым образцом 4, который выполняет функцию анода, подается разность потенциалов от источника тока высокой стабильности. Данные о значении разности потенциалов в реальном масштабе времени оцифровываются с помощью аналого-цифрового преобразователя, после чего вводятся в память компьютера, в котором с помощью соответствующего программного обеспечения анализируется зависимость скорости роста напряжения от времени при анодном окислении в режиме постоянного тока и преобразуется в значение толщины пленки в нанометрах.

Применение заявляемого изобретения позволит упростить процессы калибровки кулонометрического нанотолщиномера и получение результата измерения толщины покрытия, что значительно ускорит сам процесс получения результата измерения толщины нанопокрытия и повысит точность его оценки.

Кулонометрический нанотолщиномер, содержащий двухэлектродную электролитическую ячейку, подключенную к источнику тока высокой стабильности, источник электролита, прибор, регистрирующий изменения напряжения в цепи электродов электролитической ячейки, отличающийся тем, что источник электролита оснащен узлом его прецизионного дозирования, а двухэлектродная электролитическая ячейка, состоящая из платинового катода и анода, представляющего собой слоистое металлическое покрытие исследуемого образца, содержит узел емкостной обратной связи, образованный металлическим покрытием исследуемого участка и платиновым катодом, данные от которого позволяют сформировать каплю оптимальной формы с помощью устройства приема и обработки информации, состоящего из персонального компьютера, плат ввода-вывода и соответствующего программного обеспечения, позволяющего также анализировать зависимость скорости роста напряжения от времени при анодном окислении в режиме постоянного тока для определения толщин и границ раздела слоистой структуры в нанометрах.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: устройство обнаружения дальнего поля вихревых токов вводится в цилиндрические трубы и перемещается по ним.

Изобретение относится к электронной технике. Сущность изобретения: устройство для контроля толщины проводящей пленки изделий электронной техники непосредственно в технологическом процессе ее формирования в вакууме путем измерения электрического сопротивления содержит подложку из диэлектрического или полупроводникового материала, металлические контактные площадки, выполненные на противоположных концах упомянутой подложки с лицевой ее стороны, для обеспечения соединения с измерительным прибором, заданную проводящую пленку.

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике и льдотехнике. Техническим результатом является расширение функциональной возможности устройства.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано на трубопроводах нефти и газа на химических и нефтехимических предприятиях, тепловых и атомных энергоустановках.

Изобретение относится к способу и устройству для измерения толщины слоя частично кристаллизованных расплавов, в особенности на ленточном транспортере, в рамках способа литья полосы.

Изобретение относится к области метеорологического приборостроения и направлено на мгновенное определение смены фазы воды и снижение влияния фазы воды и наличия примесей в ней на точность измерения толщины.

Изобретение относится к устройствам измерения толщины стенки трубок и может быть использовано как средство неразрушающего контроля при массовом производстве, в частности в процессе производства тепловыделяющих элементов атомных реакторов.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины немагнитных и слабомагнитных покрытий на ферромагнитной основе, а также ферромагнитных покрытий на немагнитной основе.

Изобретение относится к способу оценки толщины стенки полой детали типа лопатки газотурбинного двигателя, по меньшей мере в одной точке, имеющей определенный радиус кривизны в этой точке, внутри интервала радиусов кривизны и определенных значений толщины, заключающийся в том, что определяют величины импеданса электрической цепи, образованной датчиком токов Фуко, наложенным на стенку, вводят эти величины на вход блока цифровой обработки с нейронной сетью.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при регулировании расхода и температуры текучей среды. Материалы, компоненты и способы согласно настоящему изобретению направлены на изготовление и использование макромасштабных каналов, содержащих текучую среду, температура и расход которой регулируется с помощью геометрических размеров макромасштабного канала и конфигурации по крайней мере части стенки макромасштабного канала и потока составных частиц, образующих текучую среду.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при отводе тепла от тепловыделяющих элементов в скважинах. В устройстве, содержащем анизотропный нанокомпозиционный элемент, имеющий тепловую связь с тепловыделяющим элементом для отведения тепла от тепловыделяющего элемента вдоль заданного направления, анизотропный нанокомпозиционный элемент формирует кабель и включает теплопроводящие наночастицы, внедренные в материал-основу и выровненные в нем для формирования теплопровода с возможностью передачи тепла от первого конца кабеля к его второму концу, и при этом теплопроводность в заданном направлении больше, чем теплопроводность в направлении, перпендикулярном к этому заданному направлению, а материал-основа сконфигурирован с возможностью контакта с тепловыделяющим и теплопоглощающим элементами.
Изобретение относится к области теплотехники и гальванотехники и может использоваться в системах повышения теплоотдачи для улучшения характеристик теплоотдачи на различных поверхностях устройства теплопередачи.

Изобретение относится к способу получения дициклопентена (трицикло-[5.2.1.02.6]децена-3), включающему гидрирование дициклопентадиена в растворе водородом в жидкой фазе с использованием тонкодисперсных катализаторов платиновой группы при атмосферном давлении и умеренной температуре (30-80°C) и последующее выделение целевого продукта.
Изобретение относится к антифрикционным полимерным композициям на основе полиамидов. .

Изобретение относится к устройствам, основанным на нанотехнологии, таким как нанодиоды и нанопереключатели. .

Изобретение относится к электронным приборам, в частности к полупроводниковым приборам, и может быть использовано для выпрямления переменного тока и преобразования ВЧ-сигнала в постоянное напряжение в источниках питания радиоаппаратуры, радиоизмерительных приборах и системах.

Изобретение относится к электронным приборам, в частности к полупроводниковым приборам, и может быть использовано для выпрямления переменного тока и преобразования ВЧ-сигнала в постоянное напряжение в источниках питания радиоаппаратуры, радиоизмерительных приборах и системах.

Изобретение относится к композиционным материалам с заданным удельным сопротивлением (удельной электропроводностью) на основе смесей частиц малопроводящих материалов с частицами высокоэлектропроводных углеродных материалов для их применения в электротехнике.

Изобретение относится к электронной технике. Модулированно-легированный полевой транзистор содержит фланец, пьедестал, гетероэпитаксиальную структуру, буферный слой, исток, затвор, сток и омические контакты. Пьедестал изготовлен из теплопроводящего слоя поликристаллического алмаза. Поверх пьедестала размещен кристалл транзистора, содержащий последовательно размещенные базовую подложку из GaAs, буферные слои, гетероэпитаксиальную гетероструктуру на основе AlGaAs/GaAs, а на поверхности гетероэпитаксиальной структуры, между истоком, затвором и стоком, последовательно размещены слой диэлектрического покрытия и два барьерных слоя, выполненные из двуокиси гафния и оксида металла, при этом барьерные слои выполнены с суммарной толщиной 1,0-4,0 нм, в области затвора барьерные слои размещены под затвором, непосредственно на эпитаксиальной структуре в виде градиентного слоя из GaAs n-типа проводимости. Технический результат заключается в снижении влияния DX центров на приборные характеристики, в увеличении подвижности основных носителей зарядов, в обеспечении минимальных утечек тока затвора, в повышении теплоотвода от пьедестала, в достижении наименьшего коэффициента шума в ГГц-диапазоне частот, а также в повышении эффективности и надежности мощных полевых транзисторов. 7 з.п. ф-лы, 3 табл.
Наверх