Measurement Technology for Micro-Nanometer Devices

 
 
John Wiley & Sons Inc (Verlag)
  • erschienen am 18. Oktober 2016
  • |
  • 344 Seiten
 
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978-1-118-71798-1 (ISBN)
 
A fully comprehensive examination of state-of-the-art technologies for measurement at the small scale
* Highlights the advanced research work from industry and academia in micro-nano devices test technology
* Written at both introductory and advanced levels, provides the fundamentals and theories
* Focuses on the measurement techniques for characterizing MEMS/NEMS devices
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1 - Title Page [Seite 5]
2 - Copyright [Seite 6]
3 - Contents [Seite 7]
4 - About the Authors [Seite 11]
5 - Preface [Seite 13]
6 - 1 Introduction [Seite 15]
6.1 - 1.1 Micro/Nanotechnology [Seite 15]
6.1.1 - 1.1.1 Development of MEMS [Seite 15]
6.1.2 - 1.1.2 Development of NEMS [Seite 17]
6.2 - 1.2 Development of Micro/Nanoscale Measurements [Seite 19]
6.2.1 - 1.2.1 Significance [Seite 19]
6.2.2 - 1.2.2 Types of Micro/Nanoscale Measurements [Seite 20]
6.2.3 - 1.2.3 Conclusion and Outlook [Seite 21]
6.3 - References [Seite 23]
7 - 2 Geometry Measurements at the Micro/Nanoscale [Seite 25]
7.1 - 2.1 Microvision Measurement [Seite 25]
7.1.1 - 2.1.1 Micro/Nanoscale Plane Geometry Parameter Tests [Seite 25]
7.1.2 - 2.1.2 Integrality Tests and Analysis of Micro/Nanometer Structures [Seite 26]
7.1.3 - 2.1.3 Micro/Nanoscale Plane Dynamic Characteristic Tests [Seite 27]
7.2 - 2.2 3D Morphology Measurements in Contact Mode [Seite 29]
7.2.1 - 2.2.1 Scanning Probe Microscopy [Seite 29]
7.2.2 - 2.2.2 Near-Field Scan Optics Microscopy (NSOM) [Seite 35]
7.2.3 - 2.2.3 Scanning Electron Microscopy [Seite 40]
7.2.4 - 2.2.4 Transmission Electron Microscopy [Seite 45]
7.3 - 2.3 3D Morphology Optics Measurements with Non-Contact Modes [Seite 50]
7.3.1 - 2.3.1 Laser Scanning Microscopy [Seite 51]
7.3.2 - 2.3.2 White Light Interferometry Morphology Measurements [Seite 54]
7.4 - 2.4 Micro/Nanoscale Tricoordinate Measurements [Seite 77]
7.4.1 - 2.4.1 Basics [Seite 78]
7.4.2 - 2.4.2 Experimental Techniques [Seite 81]
7.5 - 2.5 Measurement of Film Thickness [Seite 85]
7.6 - References [Seite 91]
8 - 3 Dynamic Measurements at the Micro/Nanoscale [Seite 93]
8.1 - 3.1 Stroboscopic Dynamic Vision Imaging [Seite 93]
8.1.1 - 3.1.1 Principles of Plane Dynamic Measurements [Seite 94]
8.1.2 - 3.1.2 Equipment [Seite 95]
8.1.3 - 3.1.3 Block Matching and Phase Correlation Methods [Seite 98]
8.1.4 - 3.1.4 Optical Flow Field Measurement Method [Seite 100]
8.2 - 3.2 Stroboscopic Microscopy Interference Measurements [Seite 104]
8.2.1 - 3.2.1 Principles [Seite 104]
8.2.2 - 3.2.2 Equipment [Seite 106]
8.2.3 - 3.2.3 System [Seite 107]
8.3 - 3.3 Laser Doppler Microscope Vibration Measurements [Seite 108]
8.3.1 - 3.3.1 Differential Doppler Vibration Measurements [Seite 112]
8.3.2 - 3.3.2 Laser Torsional Vibration Measurements [Seite 113]
8.3.3 - 3.3.3 Laser Doppler Vibration Measurements of Single Torsional Vibrations and Single Bend Vibrations [Seite 114]
8.3.4 - 3.3.4 Laser Doppler Flutter Measurements [Seite 117]
8.4 - 3.4 Conclusion [Seite 118]
8.4.1 - 3.4.1 Mechanical Processes in AFM [Seite 118]
8.4.2 - 3.4.2 Measurement Theory and Methods of Micro/Nanometer Mechanics in AFM [Seite 120]
8.4.3 - 3.4.3 Micro/Nano Measurement System and Reference Cantilever Measurement Method in AFM [Seite 126]
8.4.4 - 3.4.4 Measurement of Spring Constant of Cantilever and System Verification [Seite 129]
8.4.5 - 3.4.5 Application of AFM to Nanometrology [Seite 131]
8.5 - References [Seite 133]
9 - 4 Mechanical Characteristics Measurements [Seite 135]
9.1 - 4.1 Residual Stress Measurements of Microstructures [Seite 136]
9.1.1 - 4.1.1 Residual Stress [Seite 136]
9.1.2 - 4.1.2 Measurements [Seite 136]
9.2 - 4.2 Axial Tensile Measurement [Seite 145]
9.2.1 - 4.2.1 Traditional Tensile Method [Seite 145]
9.2.2 - 4.2.2 Conversion Tensile Method [Seite 150]
9.2.3 - 4.2.3 Integrated Tensile Method [Seite 151]
9.2.4 - 4.2.4 Displacement Measurement of Uniaxial Tension [Seite 152]
9.3 - 4.3 Nano-Indentation Measurements Using Contact Dode [Seite 154]
9.3.1 - 4.3.1 Basic Principles of Nano-Indentation Technology [Seite 154]
9.3.2 - 4.3.2 Nano-Indentation Measurements [Seite 162]
9.3.3 - 4.3.3 Features of Nano-Indentation Technology [Seite 164]
9.4 - 4.4 Bend Method [Seite 165]
9.4.1 - 4.4.1 Principles [Seite 165]
9.4.2 - 4.4.2 Micro/Nanobeams [Seite 168]
9.4.3 - 4.4.3 Advantages and Disadvantages of the Bend Method [Seite 171]
9.5 - 4.5 Resonance Method [Seite 171]
9.5.1 - 4.5.1 Resonance Frequency [Seite 172]
9.5.2 - 4.5.2 Intrinsic Resonance Frequency [Seite 173]
9.6 - 4.6 Stress Measurements Based on Raman Spectroscopy [Seite 174]
9.6.1 - 4.6.1 Raman Scattering [Seite 174]
9.6.2 - 4.6.2 Theory [Seite 175]
9.6.3 - 4.6.3 Experimental Techniques [Seite 176]
9.6.4 - 4.6.4 System [Seite 178]
9.6.5 - 4.6.5 Experiments [Seite 186]
9.6.6 - 4.6.6 Conclusion and Prospects [Seite 187]
9.7 - 4.7 Bonding Strength Measurements [Seite 188]
9.7.1 - 4.7.1 Principles [Seite 188]
9.7.2 - 4.7.2 Crack Spread Method [Seite 197]
9.8 - References [Seite 203]
10 - 5 SPM for MEMS/NEMS Measurements [Seite 205]
10.1 - 5.1 Introduction [Seite 205]
10.2 - 5.2 Atomic Force Measurement [Seite 206]
10.2.1 - 5.2.1 Atomic Force Measurement Methods [Seite 206]
10.3 - 5.3 Instruments [Seite 213]
10.3.1 - 5.3.1 Schematic of the AFM Unit [Seite 213]
10.3.2 - 5.3.2 Fiber and Sample Approach Stages [Seite 214]
10.3.3 - 5.3.3 Tube Scanner [Seite 216]
10.3.4 - 5.3.4 Vibration Isolation System [Seite 218]
10.4 - 5.4 Interferometer Detection Method [Seite 219]
10.4.1 - 5.4.1 Optical Interference Theory [Seite 219]
10.4.2 - 5.4.2 Interferometer Detection [Seite 221]
10.5 - 5.5 Cantilever and Tip [Seite 223]
10.6 - 5.6 SPM System [Seite 225]
10.7 - 5.7 Applications of SFM in Micro/Nano Measurements [Seite 226]
10.7.1 - 5.7.1 Three-Dimensional (3D) Imaging [Seite 226]
10.7.2 - 5.7.2 Micro/Nanoelectronics [Seite 229]
10.7.3 - 5.7.3 Metrology [Seite 231]
10.7.4 - 5.7.4 Manipulation and Spectroscopy [Seite 232]
10.8 - 5.8 Conclusion [Seite 236]
10.9 - References [Seite 236]
11 - 6 MEMS Online Measurements [Seite 241]
11.1 - 6.1 Bulk Silicon Micromachining [Seite 242]
11.1.1 - 6.1.1 Principles [Seite 242]
11.1.2 - 6.1.2 Location Platform [Seite 243]
11.2 - 6.2 Surface Micromachining [Seite 249]
11.2.1 - 6.2.1 Surface Sacrificial Layer Microfabrication Process [Seite 250]
11.2.2 - 6.2.2 Thermal Conductivity Measurements of Polysilicon Thin Films [Seite 253]
11.3 - 6.3 Polymer Materials Processing [Seite 259]
11.3.1 - 6.3.1 Principles [Seite 259]
11.3.2 - 6.3.2 Photosensitive Polyimide (PSPI) Microvalve [Seite 261]
11.4 - 6.4 Conclusion [Seite 266]
11.5 - References [Seite 267]
12 - 7 Typical Micro/Nanoscale Device Measurements [Seite 269]
12.1 - 7.1 MEMS Pressure Transducer Measurements [Seite 269]
12.1.1 - 7.1.1 Introduction [Seite 269]
12.1.2 - 7.1.2 Principles of MEMS Pressure Transducers [Seite 269]
12.1.3 - 7.1.3 Electrical Property Measurements [Seite 275]
12.1.4 - 7.1.4 Static Testing of MEMS Pressure Sensors [Seite 281]
12.1.5 - 7.1.5 Dynamic Measurements [Seite 285]
12.1.6 - 7.1.6 Impact Factors of Pressure Sensor Testing [Seite 286]
12.1.7 - 7.1.7 Reliability Measurements [Seite 287]
12.2 - 7.2 MEMS Accelerator Measurements [Seite 290]
12.2.1 - 7.2.1 Introduction [Seite 290]
12.2.2 - 7.2.2 Low- and Medium-Range Accelerator Measurements [Seite 291]
12.2.3 - 7.2.3 High-g MEMS Accelerator Measurements [Seite 298]
12.3 - 7.3 RF MEMS Testing Technology [Seite 310]
12.4 - 7.4 Micro/Nanoscale Devices for Infrared Measurement [Seite 318]
12.4.1 - 7.4.1 Infrared Imaging System [Seite 319]
12.4.2 - 7.4.2 Infrared Imaging Measurement [Seite 321]
12.5 - 7.5 Typical NEMS Device Measurement [Seite 325]
12.5.1 - 7.5.1 NEMS Accelerometer Measurements [Seite 326]
12.5.2 - 7.5.2 Working Principles of a NEMS Acoustic Sensor [Seite 332]
12.6 - References [Seite 339]
13 - Index [Seite 341]
14 - EULA [Seite 344]

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