【学研】中国科大提出自支撑氧化物薄膜缺陷检测新方法;
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来源:集微网
中国科大研发出自支撑氧化物薄膜缺陷高通量检测新方法,中山大学微电子学院访问北京大学集成电路学院,安徽大学本科生在曹亮老师指导下发表两篇封装领域学术论文。

1. 中国科大提出自支撑氧化物薄膜缺陷检测新方法;

2. 中山大学微电子科学与技术学院一行来访北京大学集成电路学院;

3. 安徽大学集成电路学院本科生在曹亮老师指导下发表两篇封装领域学术论文;



1. 中国科大提出自支撑氧化物薄膜缺陷检测新方法

日前,我校合肥微尺度物质科学国家研究中心王凌飞、吴文彬教授团队与侯达之教授团队合作,研发出一种基于锁相热成像的自支撑氧化物薄膜结构缺陷高通量检测方法。相关成果以“High-throughput characterization of local structural imperfections in freestanding oxide membranes by lock-in thermography”为题,发表在《科学通报》(Science Bulletin)上。

自支撑氧化物薄膜是一类在去除衬底后仍能保持单晶特性的功能薄膜材料,兼具柔性、可转移、易集成等优势和丰富物理功能,在柔性电子器件、新型传感器和多功能异质集成器件等方面具有重要应用潜力。此前,王凌飞、吴文彬教授团队成功研发广谱高效水溶性牺牲层 Sr4Al2O7,实现了厘米级尺寸单晶自支撑氧化物薄膜的高质量制备,为突破自支撑氧化物薄膜结晶性和完整性瓶颈提供了关键材料基础【Science383 (6681), 388-394】。然而,自支撑氧化物薄膜在剥离、释放和转移过程中仍可能产生裂纹、褶皱、鼓包等局部结构缺陷。这些缺陷尺度小、分布随机,在低倍光学显微镜下往往难以快速识别,却可能显著影响局部电导、介电常数、应变状态及器件性能,进而降低大面积器件阵列的均一性和可靠性。因此,发展一种兼具大面积、高效率和高灵敏度的高通量缺陷检测方法,是推动自支撑氧化物薄膜由材料制备走向器件应用的重要环节。

针对上述问题,研究团队将锁相热成像技术引入自支撑氧化物薄膜的结构缺陷检测。该方法通过向导电自支撑氧化物薄膜中注入周期性电流,使薄膜产生周期性焦耳热。当电流经过裂纹、褶皱等结构缺陷附近时,局部电流分布和发热行为会发生改变,并在红外热图中形成具有辨识度的“热指纹”。实验和有限元模拟结果表明,裂纹通常会产生类似“蝴蝶状”的热异常信号,而褶皱则表现为条纹状热信号。通过联合分析锁相热成像的温度振幅和相位信息,研究团队能够有效区分微裂纹、褶皱和长裂纹等不同类型的结构缺陷,并进一步实现对缺陷几何参数的定量评估。该方法仅需低倍红外镜头即可覆盖较大视场,对毫米尺度区域的成像仅需数十秒,大幅提升了自支撑氧化物薄膜缺陷筛查效率。研究团队在SrRuO3、La2/3Sr1/3MnO3、YBa2Cu3O7等典型导电氧化物自支撑薄膜中验证了该方法,并通过引入超薄导电覆盖层将高通量结构缺陷检测推广至绝缘性的自支撑氧化物薄膜。

该工作是团队在自支撑氧化物薄膜领域的重要后续工作,面向大面积自支撑薄膜从高质量制备走向可靠器件应用的实际需求,发展了一种兼具高效率和高灵敏度的缺陷检测方法。相关结果为自支撑氧化物薄膜的工艺优化、缺陷筛查和器件阵列质量控制提供了可靠高效的技术路径,也为柔性氧化物电子学和多功能异质集成器件的发展提供了重要支撑。

我校合肥微尺度物质科学国家研究中心博士研究生王傲、博士后研究员章金凤以及少年班学院大三本科生闫金翔为本文共同第一作者;王凌飞教授、侯达之教授为本文共同通讯作者。安徽凌光红外科技有限公司为本工作提供了锁相热成像关键设备和技术支持。该研究得到国家自然科学基金委、科技部国家重点研发计划、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等项目的资助。

(a)利用锁相热成像测量自支撑氧化物薄膜中的微缺陷:周期性电流通过自支撑氧化物薄膜并产生周期性焦耳热,利用红外相机记录表面温度变化,再通过锁相分析提取振幅和相位信号。(b)自支撑SrRuO3薄膜的光学显微图像。在低倍光学图像中,高密度褶皱背景会掩盖大部分微裂纹信号;(c,d)自支撑SrRuO3薄膜的锁相热成像振幅和相位图。与低倍光学显微图像对应的锁相热成像图像可以清晰显示多个裂纹诱导的热异常。



2. 中山大学微电子科学与技术学院一行来访北京大学集成电路学院

6月1日下午,中山大学微电子科学与技术学院院长虞志益、党委书记王克、院长助理徐政基、实验教学中心副主任马雨飞一行到访北京大学集成电路学院。学院院长蔡一茂、副院长鲁文高、党委副书记刘军华、张舒参与交流。

会上,院长蔡一茂对虞志益院长一行的到来表示诚挚的欢迎。随后,副院长鲁文高介绍了北京大学集成电路学院的历史沿革、学科布局、人才培养、科学研究、产教融合等方面取得的进展。中山大学微电子科学与技术学院院长虞志益分享了学院办学特色与发展情况。他表示,学院依托粤港澳大湾区的产业优势,积极推动产教融合与交叉学科协同创新。他期待通过此次访问,两院未来能够进一步在平台建设、课程体系及高层次人才培养方面互鉴共进,携手共创“芯”未来。

交流环节,双方围绕党建引领、拔尖创新人才培养模式、跨学科科研协作机制、实验教学体系建设等议题展开了深入交流。双方一致表示,未来将立足国家集成电路产业发展重大需求,进一步加强南北联动与校际协作,在科研攻关、资源共享、师生互访等领域建立常态化合作机制,共同为我国集成电路领域自主创新与高水平人才培养贡献力量。


3. 安徽大学集成电路学院本科生在曹亮老师指导下发表两篇封装领域学术论文

近日,我院2023级电子封装技术专业本科生董曼琪、姜泽沛在曹亮老师的悉心指导下,分别以第一作者身份在《Surfaces and Interfaces》和《电子与封装》上发表两篇学术论文。

两篇论文分别聚焦先进芯片互连超低介电薄膜制备、聚合物基电子封装材料热管理与电磁屏蔽等方向,具体如下:

董曼琪同学等人聚焦于后摩尔时代先进芯片互连的核心技术瓶颈,针对超低介电(ultralow-k)薄膜的高纯度制备难题,创新性采用基于空间位阻调控策略的分子设计方法。具体以2,6 - 二甲基苯四氟硼酸重氮盐(2,6-DMBD)为氢原子转移(HAT)引发剂,精准抑制芳基本身的直接接枝,成功激活八乙烯基倍半硅氧烷(OVS)单体与硅表面形成直接共价键,制备出高纯度 POSS 基超低 k薄膜。该薄膜展现出优异的综合介电性能,为高密度芯片互连超低介电常数薄膜的制备提供了新的解决方案。相关成果以“Directly grafting ultralow-k films onto Si(111) via aryl diazonium chemistry”为题发表于《Surfaces and Interfaces》。

NBD与2,6-DMBD接枝制备超低介电薄膜的机理对比示意图及不同电压下薄膜的傅里叶变换红外光谱图

姜泽沛同学等人围绕电子封装领域的热管理与电磁屏蔽需求,系统梳理了聚合物基封装材料的最新研究进展,为相关领域研究提供了学术参考。相关成果以“用于热管理与电磁屏蔽的聚合物基电子封装材料”为题发表于中国半导体行业协会封装分会会刊、中国电子学会电子制造与封装技术分会会刊《电子与封装》。

以上两项研究,安徽大学均为第一署名单位,曹亮老师为通讯作者,体现了我院在本科生科研能力培养方面的显著成效。未来,学院将继续深入实施“学术导师制”,为本科生科研创新营造良好氛围。