微纳笔记提问作业问题详解

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: 研究内容: 圆片级测试、管芯级测试和器件级测试。

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：1、检测封装的质量，进行微器件的综合性能测试；

2、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：1、被测量的尺度小，一般在微纳米量级；

2、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：1、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；

2、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；

3、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，物像异侧。

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，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，物像异侧。

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，物像同侧。

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：1、在均匀介质中，光线直线传播；2、光的反射定律；3、光的折射定律；4、光程可逆性原理。

波动光学成像原理：1、光的干涉；2、光的衍射；3、光的偏振。

5、显微镜与望远镜的异同点

答：相同点：（1）都是先成实像，后成虚像

（2）他们的目镜都成正立放大虚像。

不同点：（1）显微镜的物镜成倒立放大实像；

（2）望远镜的物镜成倒立缩小的实像

（3）显微镜的放大倍数等于物镜放大倍数乘以目镜放大倍数，而望远镜则不是。

（4）显微镜物镜焦距小，目镜焦距大，望远镜物镜焦距大，目镜焦距小。

6、光学显微镜的分辨率是由目镜决定还是由物镜决定的，为什么

答：样品上的最小分辨距离，即分辨率，实际上是由物镜来决定的。

原因：物镜中的限制圆孔直接影响着形成衍射斑的大小，而圆孔的直径直接与物镜的直径相关：物镜的数值孔径（NA ）决定着物镜中部衍射圆孔的大小。由最小分辨率的公式：min

1.220.612sin sample R NA λλα

==可知，物镜的数值孔径越大，能够分辨的最小距离越短。

7、光学显微镜的放大倍数是由什么决定的

答：放大倍数为物镜和目镜的放大倍数之积。

8、什么是数值孔径，如何提高显微镜的分辨率

答：数值孔径：物体与物镜介质的折射率n 与物镜孔径角α的一半正弦值的乘积：

sin()2N A n α=数值孔径越大，分辨率越高，因此增加数值孔径、减小波长、将物镜浸液可以提高显微镜

的

分辨率。 9.利用波动光学可以形成哪些测试仪器

答：干涉仪、衍射仪、测量显微镜（劳埃德镜、迈克尔逊干涉仪、马赫-泽德干涉仪、泰曼-格林干涉仪、法布里-珀罗干涉仪等（这些列举不用写完））

10、自动调焦法的优缺点

答：优点：1、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； 2、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； 3、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。

缺点：被测物体表面的反射光能力不同，用自动调焦法测量时，对被测物体表面的光反射度有要求，通常应大于2%

11、自动调焦法测量微位移的原理，与金刚石探针接触测量法相比，自动调焦法有哪些特点

答：原理：自动调焦法源于CD 技术。由红外光二极管发出的激光束，经准直镜准直后成为一束平行光，该平行光又经能实现焦距跟踪功能的扫描物镜被聚焦在被测物的表面上。被测物表面所反射的发散光以和入射光相反的方向返回，其中一部分经分光镜分光后入射到聚焦检测器上，形成一个光点。该光点位臵根据被测表面结构可能有3中不同情形：光点在检测器平面上、光点在检测器平面之前、光点在检测器平面之后。由上述两种离焦信号产生一个控制电平信号，用于驱动一个动圈式马达，使扫描物镜跟随运动，直至使扫描物镜能到达聚焦位臵为止。物镜便能始终跟随被测物表面结构的轮廓，由此产生的垂直方向的位移经一个电感式位移传感器转变成测试信号被记录下来。

特点：与金刚石探针接触测量相比，自动调焦法的光点直径要小得多，因而能获取表面的十分细微的结构特征。由于自动测焦法是非接触测量，又是主动调节，因而较金刚石探针测量法，它响应更快，对外部振动较少敏感。

12、什么是三角法，它的用途什么，三角法测量分为哪两种

答：解释：光学三角法是用一束激光经光学系统调节后照射到被测物体表面，形成

一小光斑，经被测物体表面反射后的光线通过成像物镜汇聚成像在光电探测器的光接收面上。被测点的位移信息由该光点在探测器的光接收面上所形成的像点位置决定。当被测物体移动时，光斑相对于物镜的位置发生改变，相应的其像点在光探测器接收面上的位置也将发生改变，根据其像点位臵的变化和测量系统的结构参数可求出被测点的位移信息。由于入射光线和反射光线构成一个三角形，所以该方法被称为光学三角法。

用途：测量被测表面的形貌

分类：斜光学三角法和直光学三角法两种

13、三角法测量中有哪几种检测方案

答：一般有三种，位置敏感探测器（PSD ）、CCD 线阵探测器、差动式光电二极管。