基于介电泳机理的金纳米颗粒传感器装配方法

研究了一种基于介电泳机理的金纳米颗粒传感器装配方法。在分析介电泳工作原理的基础上,利用Comsol Multiphysics仿真软件,对平面微电极条件下所产生的空间电场进行了建模仿真,研究了金纳米粒子极化模型及相关介电泳频谱特性。设计加工了基于光刻标准工艺和引线键合技术的平面微电极阵列,构建了具有三维位移平台和视频监控装置的介电泳装配实验平台。以250nm金颗粒为实验对象,在理论分析基础上,完成了在微电极阵列上的介电泳组装实验研究,并通过电特性测量验证了组装结果。实验结果表明:金纳米颗粒的介电泳组装效果与介质溶液的电导率、电场频率和幅度、金纳米粒子浓度、电极间隙及作用时间有关,在适宜的条件下,采用介电泳技术可实现对金纳米颗粒的有效操控和纳米器件装配,该方法为纳米传感器的制造提供了一种有效途径。     

微型器件的自装配技术

自组装技术起源于生物化学领域。20世纪90年代以来,这种新型的装配技术得到了关注并且经历了较快的发展,同时在微机电系统(MEMS)等研究领域显示了潜在的应用前景。本文阐述了自组装技术的发展,介绍了多种自组装方法,包括利用毛细力、重力以及亲水(疏水)力作为驱动的多种自组装过程,着重总结了自组装技术在MEMS领域的应用。     

摩擦纳米发电机输出性能提升及自驱动防腐系统

摩擦纳米发电机(TENG)是一种基于摩擦起电和静电感应的新型绿色能源转化装置,能够将环境中各种形式的机械能转化为电能,TENG产生的电能可用于电化学防腐.制备了氧化石墨烯(GO)掺杂聚氯乙烯(PVC)复合薄膜,基于PVC复合薄膜组装TENG,研究不同掺杂质量分数的GO对TENG输出性能的影响.研究结果表明,当GO的掺杂...     

基于自组装金纳米颗粒的化学电阻传感器

通过Au—S键的自组装作用,制备了不同功能单体修饰的金纳米颗粒(AuNP),采用扫描电子显微镜(SEM)对制备材料的微观形貌进行了表征,并使用滴铸法制成了电阻式气体传感器,对其气敏性能进行了测试.实验结果表明,基于11-巯基-1-十一醇(MUD)功能化的AuNP化学电阻传感器的气敏性能最佳,在室温条件下,对1×10-6...     

基于烛灰纳米颗粒层的高灵敏度MEMS湿度传感器

提出了一种基于烛灰纳米颗粒层的高灵敏度、快速响应的微电子机械系统(MEMS)湿度传感器。该湿度传感器的制备工艺简单方便、成本低廉,仅包括烛灰纳米颗粒层的沉积、烛灰纳米颗粒层表面的氧等离子体亲水化处理和金属电极的制备三个步骤。实验表明,在30%～90%相对湿度内,该MEMS湿度传感器的灵敏度高达4.17 MΩ/%RH,响应和恢复时间分别为2 s和8 s,同时具有较好的稳定性和重复性。此外,使用此传感器对呼吸频率进行检测,实验结果表明此湿度传感器可以精确地跟踪人的呼吸,因此所研究的湿度传感器在生物医学、环境监测等领域具有潜在应用。     

毛细作用驱动的MEMS流休自组装模拟仿真

介绍了毛细作用驱动的MEMS流体微器件自组装技术的研究和发展概况，并对组装中的自对准过程进行了模拟仿真。通过仿真模拟，证明即使在器件与衬底组装区域形状大小不同时，仍可能实现自对准。这说明自组装对组装器件和衬底粘合层的形状尺寸匹配精度的要求不苛刻。同一个衬底粘合层的版图将可能适用于具有不同尺寸粘合层的器件进行安装，反之拥有同样粘合层的器件则可能安装到不同的衬底中。这些结论有助于未来更合理地设计自组装系统。     

金纳米颗粒增强富硅氮化硅发光特性的研究

采用时域有限差分(FDTD)方法,对Au纳米颗粒的尺寸和形貌对于其光学特性的影响进行了系统的理论研究。通过采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、晶化处理、电子束蒸发和高温退火等工艺,制备基于局域表面等离子共振(LSPR)效应的富硅氮化硅发光芯片。利用拉曼光谱仪、扫描电子显微镜(SEM)、奥林巴斯显微镜等对不同结构Au纳米颗粒富硅氮化硅发光器件的特性进行了表征。研究表明,通过对Au纳米颗粒的大小、形状和分布合理优化,富硅氮化硅芯片的发光强度在570nm波长附近提升了7倍,增强峰的位置红移了10nm。     

纳电子器件制备的单根碳纳米管精确装配与电连接研究

目前,利用单根碳纳米管进行纳电子器件的研制成为纳电子学界研究的前沿与热点,但在纳电子器件研制过程中,如何实现单根碳纳米管与微电极的精确装配与电连接成为关键技术难题之一。为探索实现此关键技术的新方法,本文尝试将介电电泳与具有实时力,视觉反馈的原子力显微镜操作方法相结合,从而结合粗、精两级操作方式,来实现单根碳纳米管的精确装配与电连接。单根多壁碳纳米管的精确装配与电特性测试实验验证了该方法的有效性,从而为装配研制基于单根纳米管,线的纳电子器件提供了一种新颖可行的方法。     

基于"纳米蘸笔技术"的单个纳米颗粒在不同基底表面的转移

本文介绍了一种可定位拾取并重新放置单个纳米颗粒的方法.这种技术被命名为"单颗粒纳米蘸笔技术".它采用原子力显微镜针尖作"笔",俘获基底表面的单个纳米金颗粒,并将之精确定位地转移到其它基底表面.     

纳米级PZT颗粒制备及压电性能检测

对微米级锆钛酸铅(PZT)粉体的无水乙醇溶液进行兆赫超声处理,制备PZT纳米颗粒,将试样滴于蒸金硅片上并进行烘干处理,采用压电力显微镜观测其尺寸、表面形貌及纵向压电系数.试验结果表明,试样中微米级PZT颗粒的纵向压电系数在20～40 pm/V上下浮动,纳米级PZT颗粒纵向压电系数在2～10 pm/V上下浮动,均具有压电性能.该方法为制备厚膜压电器件提供了一种可行的技术途径.     

毛细作用驱动的MEMS流体自组装模拟仿真

介绍了毛细作用驱动的MEMS流体微器件自组装技术的研究和发展概况,并对组装中的自对准过程进行了模拟仿真。通过仿真模拟,证明即使在器件与衬底组装区域形状大小不同时,仍可能实现自对准。这说明自组装对组装器件和衬底粘合层的形状尺寸匹配精度的要求不苛刻。同一个衬底粘合层的版图将可能适用于具有不同尺寸粘合层的器件进行安装,反之拥有同样粘合层的器件则可能安装到不同的衬底中。这些结论有助于未来更合理地设计自组装系统。     

海藻酸钠自组装体系的AFM研究

运用原子力显微镜(AFM)对不同浓度海藻酸钠在云母表面上形成的自组装膜进行了研究,实验结果显示在0．001mg／ml时,海藻酸钠出现单分子聚集体形态;0.01mg／ml和0.05mg／ml时,呈现致密、紧凑的网格状结构。随着浓度的改变,海藻酸钠自组装表面超微结构也发生变化。初步分析了影响其表面超微结构变化的一些因素并运用耗散理论探讨了这种变化过程可能的机理。     

基于光纤光栅的机器人多维力传感技术研究

研究了一种光纤Bragg光栅(FBG)机器人多维力传 感器,进行了传感器弹性体的静 态、模态和动态有限元ANSYS模拟,获得弹性体在各方向受力与力矩时应力、应变的变化情 况。在模拟的基础上, 设计、制作出传感器机械结构,敷设FBG和搭建测试系统,并在压力与扭矩实验机上进行了 有关测试;为模拟机器 人腕部受冲击现象,进行传感器动态冲击实验。各种实验分析表明:本文传感器具有良好的 线性度和重复性,灵敏度 可达0.000nm/N,且具有结构设计简单、免受 电磁干扰、稳定性好和成本低等优点。     

化学力滴定技术:一种新的测定自组装膜表面解离常数的方法

本文介绍了一种新的测定自组装膜表面官能团解离常数的方法－－化学力滴定技术。利用这种新方法，测定了自组装膜表面酸碱基团的解离常数。与接触角滴定相比，化学力滴定技术具有高度的空间局域性，反映了自组膜表面官能团的局域解离性质。     

原子力显微镜在生殖支原体研究中的应用

为了确定生殖支原体在活性条件下的结构形貌,并在较高的分辨水平上观察其三维形貌结构,本研究采用原子力显微在常温常压下对生殖支原体标准株及分离株进行形态学的初步观察,将标本固定于云母上,在ｔａｐｐｉｎｇ模式下扫描成像,结果显示：生殖支原体多呈烧瓶状或鸭梨状,有突出的颈产及膨大的头端,与电镜观察结果类似,其大小亦与银镜测量结果类似。     

Chemical-Mechanical polishing of parylene- n films: evaluation by X-Ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy

The surface quality of parylene-N(PA-N) films, as determined by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and atomic force microscopy (AFM), after chemical-mechanical polishing (CMP), is influenced mostly by two factors: quality of the as-deposited film and the slurry composition. The higher the quality of the as-deposited film (more specifically, less oxygen content), the higher the quality of the polished film. The XPS and AFM results show that PA-N film polished in 1% A1₂O₃ abrasive (0.3 Μm particles), NH₄OH (2% by volume), and water, has better quality compared to the other slurries investigated. With high quality PA-N films, the film surface quality affected by CMP is relatively independent of polishing time, indicating that changes in surface chemistry occur in the initial seconds of polishing.     

亲疏水处理度对于GaAs/GaN键合界面透光性的影响

采用亲疏水两种不同的处理方法,在氮气保护、600℃热处理1h条件下,成功实现了GaN和GaAs异质材料的键合,两种处理方法均可满足器件对于键合强度及键合面积的要求.从亲疏水键合机理的不同出发,研究了两种处理方法对于界面透光性的影响,对键合样品进行了可见光透射谱测试,实验结果表明疏水键合界面对于垂直入射的630nm的光可以获得高达94.7%的透过率,并将键合样品加工成器件进行电致发光(EL)谱测试,实验结果与透射谱测试结果一致.     

返波激励的级联折叠波导行波放大器

利用折叠波导返波振荡器(FW-BWO)作为激励源,用于激励工作频率为216 GHz的折叠波导行波放大器.利用3D-Magic进行仿真实验,通过仿真优化,最终得到96 W的输出功率,整个电路的长度被设计为只有1 cm左右.通过该方法,显著地缩短了高频结构长度,有利于实现小型化的真空电子学太赫兹源,对集成化的太赫兹源设计具有重要的参考价值.