Au/Ag纳米颗粒的成像技术与应用

基于10 nm尺度图形加工技术,通过改变金属纳米结构的大小和形貌,利用金属纳米结构的表面等离子体共振性能开发出SEM纳米彩色图片制作技术,使得图形的像素在60 nm尺度可控(约100万dpi)。利用图像处理技术可以快速生成加工版图,而通过电子束曝光和沉积技术则能够得到结构不同的Au/Ag纳米颗粒。结果表明:由于结构不同的Au/Ag纳米颗粒的表面等离子体共振性能不同,使其发光性能覆盖了可见光波段。本文通过改变Au/Ag纳米颗粒的大小,利用图像处理算法对不同大小的Au/Ag纳米颗粒进行排列组合,从而得到SEM纳米彩色图片。     

单晶硅化学机械抛光划痕演变研究

化学机械抛光法是制作超光滑单晶硅镜片的常用工艺,抛光过程中的各类杂质粒子经常会导致加工表面产生划痕,降低镜片的表面质量。为系统研究不同晶向单晶硅表面塑性划痕与抛光液中杂质的关系,设计了金刚石微粉掺杂抛光Si(111)、Si(110)和Si(100)晶面的实验。利用轮廓仪测量了不同晶向、不同掺杂浓度下的划痕形貌,并通过计算载荷归一化后的划痕宽度分布、划痕深度分布、粗糙度和二维功率谱密度来评估划痕形貌。结果显示,抛光液中杂质粒子粒径、硅片表面的划痕宽度均服从正态分布。随着杂质粒子浓度的增加,划痕形貌从非周期性特征转变为周期性波动,粗糙度出现突跃点。此外,在同浓度金刚石微粉掺杂情况下,Si(110)面在划痕产生初期有更好的杂质粒子容忍度。     

纳米级面形精度光学平面镜加工

为实现纳米级面形精度光学平面镜的高效精密抛光,提出了一种由传统环带抛光技术和先进离子束抛光技术相结合的组合式加工方法。介绍了环带抛光技术和离子束抛光技术的原理,通过实验研究了离子束抛光的材料去除函数,并采用这种组合抛光方法对口径为150 mm的平面镜进行抛光,抛光后平面镜的面形误差和表面粗糙度分别达到1.217 nm RMS和0.506 nm RMS。实验结果表明,这种组合抛光技术适合纳米级面形精度光学平面镜的加工。     

纳米α-Al2O3磨料抛光单晶硅片光滑表面的形成机理

"将纳米α-Al2O3粉体配制成抛光液并冷冻成冰结抛光垫对单晶硅片进行了抛光,用原子力显微镜观察了抛光表面的微观形貌并测量了其表面粗糙度,采用透射电镜观察了单晶硅片抛光后的断面形貌．为进一步分析抛光过程中的化学作用机理,采用X射线光电子能谱分析了单晶硅片抛光后表面的化学成分．利用纳米压痕仪的划痕附件对单晶硅片进行了划痕测试,研究了抛光过程中的机械作用机理．结果表明纳米α-Al2O3磨料冰冻抛光单晶硅片时,在1 mm￡1 mm的范围内得到了微观表面粗糙度为0.367 nm的超光滑表面,亚表面没有任何损伤,材     

纳米氧化铈的制备及其抛光性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米CeO2粉体,并采用XRD、TOF-SIMS对其进行了表征。结果表明平均晶粒度在13.3nm,粒度分布均匀。进而研究了纳米CeO2在玻璃基片抛光中的抛光性能。ZYGO形貌仪表明,抛光后其表面平均粗糙度值(Ra)可降低到0.6nm左右。原子力显微镜(AFM)在5μm×5μm范围内测得基片表面粗糙度Ra值为0.281nm,表面光滑,划痕等表面微观缺陷明显改善。     

非球面碳化硅反射镜的加工与检测

为了获得高精度非球面碳化硅(SiC)反射镜,对非球面碳化硅反射镜基底以及改性后碳化硅反射镜表面的加工与检测技术进行了研究。介绍了非球面计算机控制光学表面成型（CCOS）技术及FSGJ-2非球面数控加工设备。采用轮廓检测法和零位补偿干涉检测法分别对碳化硅反射镜研磨和抛光阶段的面形精度进行了检测,并采用零位补偿干涉检测法及表面粗糙度测量仪对最终加工完毕的碳化硅反射镜的面形精度和表面粗糙度进行检测。测量结果表明：各项技术指标均满足设计要求,其中非球面碳化硅(SiC)反射镜实际使用口径内的面形精度（RMS值）为0.016λ(λ=0.6328μm）,表面粗糙度（RMS值）为0.85nm。     

铝合金表面的直接光学抛光实验

单点金刚石车削铝合金表面具有较好的表面质量和精度,但车削纹路会产生散射现象,难以满足高品质光学系统要求。对铝合金表面进行直接光学抛光可以去掉表面产生的车削纹路,提高反射表面的光学性能,分析酸性条件下和碱性条件下的铝镜抛光原理,采用新型抛光盘与抛光液对单点金刚石车削后铝合金表面进行抛光实验。实验结果表明:通过合理控制工艺参数,能够消除铝合金表面残留的周期性车削刀纹,并且不会产生新的表面划痕,得到较好的铝镜光学表面质量,测得的铝镜表面粗糙度Ra=2.6 nm。     

反应烧结碳化硅平面反射镜的光学加工

介绍了100mm口径反应烧结碳化硅平面反射镜的光学加工工艺流程。按照流程依次介绍了在粗磨成形、细磨抛光和精磨抛光过程中使用的机床、磨具和磨料以及采用的工艺参数和检测方法。介绍了在光学加工各个步骤中应注意的问题。展示了加工后反应烧结碳化硅平面反射镜的实物照片。给出了面形精度和表面粗糙度的检测结果:面形精度(95%孔径)均方根值(RMS)为0.030λ(λ=632.8nm),表面粗糙度RMS值达到了1.14nm(测量区域大小为603 6μmⅹ448 4μm)。     

负偏压热灯丝CVD金刚石膜核化和早期生长的研究

利用扫描电子显微镜、Raman谱和X射线光电子能谱，研究了Si衬底上热灯丝CVD金刚石膜的核化和早期生长.在-300V和100mA条件下预处理15min，镜面抛光的Si(100)表面上金刚石核密度超过了10⁹cm^-2，但是核的分布极不均匀且可分为三个区域：A区，边缘处以锥体为主；B区，位于边和中心之间过渡区是纳米金刚石；C区，中心处有SiC层.无偏压下生长4h后，A区形成许多大而弧立的金刚石颗粒，B区成为织构金刚石膜，而C区变为含有大量缺陷的连续金刚石膜.衬底负 关键词：     

磁流变技术研究及其在光学加工中的应用

介绍了磁流变技术的基本原理及其应用。利用磁流变液在磁场作用下形成的高剪切应力,可以利用磁场形成可变硬度的磁流变液对光学零件进行可控的抛光加工。美国Rochester大学率先进行了应用磁流变液对光学零件进行抛光方面的研究。磁流变抛光获得的表面具有纳米级表面粗糙度。     

碳化硅表面硅改性层的磁介质辅助抛光

为了实现碳化硅表面硅改性层的精密抛光,获得高质量光学表面,对磁介质辅助抛光技术进行研究。设计了适合碳化硅表面硅改性层抛光的磁介质辅助抛光工具,并对抛光工具的材料去除函数进行研究。针对材料去除函数的特性,对数控磁介质辅助抛光的驻留时间算法进行了研究。采用磁介质辅助抛光技术对碳化硅表面硅改性层平面样片进行了抛光实验。经过一次抛光迭代,碳化硅样片表面硅改性层的面形精度(均方根)由0.049λ收敛到0.015λ（λ=0.6328 μm）,表面粗糙度从2 nm改善至0.64 nm。实验结果表明基于矩阵代数的驻留时间算法有效,磁介质辅助抛光适合碳化硅表面硅改性层加工。     

金刚石砂轮在精密光学加工中的应用技术

在精密光学加工中,金刚石砂轮被广泛应用于精磨各种硬脆性材料。为了提高光学零件的表面质量,降低亚表面损伤,精密金刚石砂轮的制造及其光学加工工艺受到广泛的关注。综述了金刚石砂轮的结构、装夹方式、结合剂及基体的选用情况,对金刚石砂轮的静平衡和动平衡进行了分析,并提出了解决方案,运用该方案加工出的非球面零件面形精度Rt1 m,Ra＜0.3 m。实践证明,运用该方法加工出的零件达到了超精磨的水平,大大提高了后道工序的加工效率。     

大口径碳化硅反射镜面PVD改性工艺的研究

通过将多块不同尺寸的碳化硅平面试片以及一块口径为520mm碳化硅凹非球面反射镜作为镜面改性工艺技术的实验平台,对大口径碳化硅反射镜面PVD改性工艺技术进行探索、分析和研究。重点研究了前期PVD改性前镜面特性与PVD改性层的最佳匹配关系,主要是PVD改性层与镜面粗糙度和残留面形误差的要求和最佳结合点。采用的抛光方式为磨盘相对镜体做行星运动,采用相同的离子束辅助沉积法进行凹椭球面碳化硅反射镜的镜面改性。实验结果表明:通过选用合适的方案对改性后的PVD改性层镜面的面形误差进行修抛,可同时提高其镜面光洁度和粗糙度,最终测试结果为0.756　nm（Sq）,与改性前比较,粗糙度得到一定程度的提高。     

ICF氘代固体靶的研制

 以自制全氘代苯乙烯单体(氘代率99%)为原料, 以偶氮二异丁腈为引发剂, 经自由基本体聚合反应, 先制得全氘代聚苯乙烯, 最后采用乳液微封装技术制得了直径150～450μm、壁厚2～15μm、球形度≥99.5%、同心度95%～98%、表面粗糙度＜30nm的ICF固体靶用空心微球。介绍了制备工艺,并对全氘代聚笨乙烯分子量及其分布的控制,微球壁内气泡形成机理,微球储存稳定性等进行了初步探讨。     

Diamond. Part 1

In this, the first of two articles on diamond, a review is given of its hardness, its sources, its fabrication and of many of its uses as a technological material. Some examples of etched diamond surfaces, growth features, surface polish and percussion marks are illustrated. The history of man-made diamonds is briefly reviewed.

In part 2, which will follow later, aspects to be treated will include absorption spectra, semi-conductivity, diamond counters and irradiation defects.     

大口径碳化硅反射镜数控抛光工艺北大核心CSCD

研究了针对600mm口径方形轻质碳化硅元件的数控抛光工艺过程,采用国产OP1000数控研磨抛光机床对一块600mm×480mm的方形碳化硅元件进行数控抛光加工。在经过两周的加工时间,碳化硅光学元件的通光口径均方根(RMS)值收敛到了35nm(大约为λ/18,λ=632.8nm)。在加工过程中针对大口径椭圆形碳化硅反射镜采用了合适的加工参数优化,例如在加工过程中的不同阶段选择了不同颗粒度的金刚石微粉作为特定阶段的抛光辅料以保证光学元件的表面粗糙度。对计算机控制数控加工技术的快速收敛过程也进行了阐释。     

Angle‐multiplexed optical printing of biomimetic hierarchical 3D textures

Multi scale hierarchical structures underpin mechanical, optical, and wettability behavior in nature. Here we present a novel approach which can be used to mimic the natural hierarchical patterns in a quick and easy maskless fabrication. By using two‐beam interference lithography with angle‐multiplexed exposures and scanning, we have successfully printed large‐area complex structures having a cascading resolution and 3D surface profiles. By precisely controlling the exposure dose we have demonstrated a capability to create different 3D textured surfaces having comparable aspect ratio with period spanning from 4 μm to 300 nm (more than one order of magnitude) and the height spanning from 0.9 μm to 40 nm, respectively. Up to three levels of biomimetic hierarchical structures were obtained that show several natural phenomena: superhydrophobicity, iridescence, directionality of reflectivity, and polarization at different colors.

     

Moth-eye-structured light-emitting diodes

InGaAlP/GaAs red light-emitting diodes (LEDs) with a sub-wavelength moth-eye structure at the output surface were demonstrated. A high-resolution polydimethylsiloxane (h-PDMS) casting material was used for the fabrication of the moth-eye structure from polymer template which was fabricated by hot embossing. The h-PDMS mold was subsequently used to transfer the nanostructure on the output surface of the LED by soft embossing. We succeeded in forming a close packed hexagonal array of hemispheres with 300 nm pitch, and 128 nm depth. With 10 mA driving current, the corresponding efficiency (cd/A) of moth-eye-structured light-emitting diodes was enhanced by 36% compared with those of non-patterned LEDs. The experimental results are in agreement with the results of a theoretical analysis of the effect of the moth-eye structure.