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郭彤

微纳米测试与制造领域。

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姓名：郭彤
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职称：-
学科领域：

测试计量仪器
研究兴趣：微纳米测试与制造领域。

个人简介

郭彤，1977年生，博士，副教授，硕士生导师，微米纳米技术学会、光学学会、机械工程学会高级会员，中国科技论文在线特约评审专家。2005年获得天津大学测试计量技术及仪器专业博士学位，同年进入天津大学光学工程博士后流动站工作，2006年12月博士后出站并留校工作。1999以来一直从事微纳米测试与制造领域的研究工作，2002年参加完成教育部科技研究重点项目“SPM常温、大气状态下纳米结构加工与测试的研究”；2004年参加完成教育部天津大学－南开大学科技合作项目“纳米组装、加工与检测的基础理论研究”；2005年作为研发骨干完成国家“863计划”MEMS重大专项资助项目子课题“MEMS动态测试系统中显微干涉技术的研究”，并以此完成博士学位论文，该论文被评为“天津大学2006年度优秀博士学位论文”；2006年参加完成国家自然科学基金项目“基于隧道效应的纳米级振动传感器的研究”、“质量放大型微悬臂梁液体生物传感器的研究”和天津市重大科技攻关项目“微结构光学综合测试工作站及应用研究”；2007年负责教育部高等学校博士点基金项目“基于白光扫描干涉术的大范围微结构表征方法的研究”，作为研发骨干参与国家“十一五”“863计划”项目“微结构的多尺度光学测试技术及系统”。2003年曾赴德国伊尔梅瑙工业大学的过程测量与传感技术研究所在“微纳米定位与测量技术”方向进行了为期五个月的合作研究；2006年曾赴德国亚琛工业大学的微系统设计与开发研究所在“高分子材料微型压力传感器的设计与表征”方向进行了为期三个月的合作研究。参加完成的企业项目有：井下工具综合模拟试验系统研究（2001），非常规井眼工艺管柱模拟试验系统（2001），直燃机组模糊控制技术的研究（2002），热采井下实验室装置测控系统（2004），其中“井下采油工具动态检测技术及系统”获2004年度教育部科学技术进步一等奖。近几年来，在微纳测试与制造技术及精密测控技术方面发表学术论文50余篇，其中有30余篇被SCI/EI检索，申请发明专利5项。

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2008-04-15

【期刊论文】Improved homodyne laser interferometer used in micro-vibration analysis

郭彤， T. GUO， J. P. CHEN， D. Dontsov， X. FU， X. T. HU， G. J

，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

The use of homodyne interferometers has been limited to vibration measurements at objects with high surface reflectivity. This paper presents the modification of a homodyne Michelson laser interferometer that has been designed for vibration analysis at objects with industrial rough surfaces. High linearity, wide measurement range and low measurement uncertainty are the main features of this system. Experiments on an atomic force microscope (AFM) demonstrate the capability of the system.

Homodyne laser interferometer， speckle technology， micro-vibration， atomic force microscope

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2008-04-15

【期刊论文】SPM电场加工纳米结构的评价方法

郭彤，胡晓东，胡小唐

天津大学学报2004年8月第37卷第8期/Journal of Tianjin University Vol.37, No.8, Aug.2004，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

纳米结构形状特征及其相关参数的评价是扫描探针显微镜(SPM)加工面临的一个主要问题。文中对原子力显微镜(AFM)电场诱导硅氧化结构的部分形状特征进行了分析和讨论。借助传统评价方法，结合纳米加工实际，提出了几个评价参数，并用于SPM加工方法的评价中，其中加工线宽是一个关键参数。与加工线宽相关的参数还包括直线度、线平行度、垂直度、倾斜度、加工高度及纵横比等。通过对AFM加工生成的线结构进行评价，说明了该方法的可行性。

诱导氧化，纳米结构，线宽，纵横比

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2008-04-15

【期刊论文】采用差分相位测量方法的MEMS运动表征系统

郭彤，胡春光，陈津平，傅星，胡小唐

电子·激光2007年11月第18卷第11期/Journal of Optoelectronics·Laser Vol.18, No.11, Nov.2007，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

介绍了一种基于计算机控制的频闪干涉测试系统，用于测量可动微机电系统(MEMS)器件的离面运动，实现了nm级分辨力。系统采用五步相移高精度干涉测量方法，通过选择器件上的固定点作为参考点，实现差分测量模式，有效消除了随机误差的影响，提高了系统测量的重复性，10次测量的重复精度为3.17nm。通过研究微谐振器的离面运动特性，说明该系统的强大功能。

微机电系统，微谐振器，频闪照明，动态表征，差分测量

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2008-04-15

【期刊论文】垂直扫描白光干涉术用于微机电系统的尺寸表征

郭彤，胡春光，陈津平，傅星，胡小唐

光学学报2007年4月第27卷第4期/ACTA OPTICA SINICA Vol.27, No.4, April,2007，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

随着微机电系统的发展，器件设计和加工过程中的表征成为一个主要问题。提出了将扫描白光干涉表面轮廓测量方法用于微结构和器件的几何特性检测上。测量系统采用了米劳显微干涉仪，利用压电陶瓷物镜纳米定位器实现垂直方向100μm范围内的精确扫描，并通过傅里叶变换算法获取条纹包络峰的位置，进而得到器件的整体集合尺寸信息，与相移干涉方法相比大大提高了测量范围。通过测量纳米台阶对该系统进行了精度标定，测量重复性在亚纳米量级。最后通过测量微谐振器和微压力传感器的几何尺寸说明了该方法的功能。

光学测量，微机电系统，扫描白光干涉术，包络峰探测算法，尺寸表征

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2008-04-15

【期刊论文】大气状态下SPM纳米加工系统的开发

郭彤，胡晓东，胡小唐

中国机械工程2003年1月上半月第14卷第1期/CHINA MECHANICAL ENGINEERING Vol.14, No.1, 2003 the first half of January，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

对现有的商业化SPM进行了一些必要的改造，使其适合于扫描探针加工的要求。讨论了在DI公司多功能SPM基础上开发纳米加工系统的可能性，并提供了一套完整的信号施加、过程监测和环境控制的方法，实现了矢量式的纳米氧化加工，得到了30nm宽的氧化结构，为下一步进行纳米电子器件的构建奠定了基础。

扫描探针显微镜，纳米加工，矢量式，环境控制

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2008-04-15

【期刊论文】动态电场诱导氧化实现纳米结构的加工

郭彤，胡晓东，胡小唐

仪器仪表学报2005年2月第26卷第2期，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

利用原子力显微镜(AFM)进行表面的局部氧化加工是进行纳米结构加工的一种很有前途的方法。它具有广泛的应用范围，可以进行功能性纳米电子器件和纳米机械结构的加工。实验采用了动态电场作用下的AFM诱导氧化的方法，提高了氧化物的生长速度，并且改善了氧化结构的纵横比，能够更好地控制生成氧化物的结构和电属性。

动态电场，纳米加工，诱导氧化，原子力显微镜

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2008-04-15

【期刊论文】利用纳米测量机实现大范围的计量型原子力显微镜

郭彤，傅星，陈津平，胡晓东，胡小唐

计量学报2005年1月第26卷第1期/ACTA METROLOGICA SINICA Vol.26, No.1, January 2005，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

利用纳米测量机(NMM)和原子力显微镜(AFM)实现了大范围的计量型AFM，测量范围可以达到25mm×25mm×5mm，分辨力为0.1nm。纳米测量机扩展了普通AFM测头的测量范围，减小了压电扫描器固有特性的影响。运动全范围内的自适应误差补偿通过5个自由度的闭环操作得以实现。系统的高精度是通过3个微型激光干涉仪的零阿贝误差设置，一个表面传感AFM测头以及两个角度传感器实现。系统具有4种工作模式，其中第4种为最佳工作模式。实验结果表明系统具有高精度和大范围的特点。

计量学，纳米测量机，计量型原子力显微镜，激光干涉仪，大范围测量

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2008-04-15

【期刊论文】利用频闪成像方法进行微机电系统的计量

郭彤，胡春光，胡晓东，栗大超，陈津平，傅星，胡小唐

计量学报2005年10月第26卷第4期/ACTA METROLOGICA SINICA Vol.26, No. 4, October 2005，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

为了实现MEMS器件的计量，一个基于频闪成像原理的MEMS动态测试平台被构建，用于在全频率、相位和电压输入范围内表征器件的全三维运动。系统利用高亮度LED和LD作为脉冲光源，有效冻结MEMS器件的面内和离面运动，能在从静止状态到1MHz很宽的频率范围内对MEMS器件进行表征，达到了纳米级分辨力。通过实验对一个微谐振器进行了三维运动测量，在扫频和扫幅两种工作模式下，配合强大的数据分析软件，给出器件运动的幅频和相频特性曲线，为分析器件的动态性能提供了可靠数据。

计量学，微机电系统，频闪成像，同步控制，运动表征

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2008-04-15

【期刊论文】利用微运动分析仪研究MEMS器件的运动特性

郭彤，胡春光，胡晓东，栗大超，傅星，胡小唐

光电子·激光2006年4月第17卷第4期/Journal of Optoelectronics·Laser Vol.17, No.4, Apr. 2006，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

介绍了一种计算机控制的微运动分析仪(MMA)，用来研究微机电系统(MEMS)中可动部件的运动特性。它采用了2种光学无损测量方法：计算机微视觉方法用于面内运动测量；相移干涉方法用于离面运动测量。这个高度集成的系统包括了高性能成像系统、驱动电路、数据采集和分析软件。MMA利用频闪照明方法冻结器件的快速运动，可以测量1Hz～10MHz频率的三维运动特性，达到了nm级分辨力。通过研究一个微加工多晶硅微谐振器的运动特性来说明MMA的强大功能。

微机电系统(MEMS)，微运动分析仪(MMA)，相移干涉，计算机微视觉，频闪照明，运动特性

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2008-04-15

【期刊论文】利用五帧相移算法进行纳米台阶高度的表征

郭彤，胡春光，陈津平，傅星，胡小唐

计量学报2007年10月第28卷第4期/ACTA METROLOGICA SINICA Vol. 28, No.4, October 2007，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

描述了一种用于纳米级台阶高度表征的相移显微干涉测量方法，它被广泛用于高精度的表面测量上。系统采用集成了高分辨力(0.7nm)电容传感器的纳米定位器实现移相、健壮的Hariharan五帧相移算法，利用ISO5436-1:2000国际标准对纳米台阶高度结构进行了评价。结果表明，该方法具有无损、快速和易于在晶片上进行的特点。系统测量的精度在纳米量级，重复性在亚纳米量级。

计量学，纳米计量，台阶标准，相移干涉术， Hariharan算法，软件调平