微纳米加工技术在纳米物理与器件研究中的应用

物质在纳米尺度下可能呈现出与体材料不同的物理特性,这正是纳米科技发展的基础之一.要想探索在纳米尺度下材料物理性质的变化规律及可能的应用领域,离不开相应的技术手段.微纳米加工技术作为当今高技术发展的重要技术领域之一,是实现功能人工纳米结构与器件微纳米化的基础.本文根据几个不同的应用领域,介绍了微纳米加工技术在纳米物理与器件研究领域的应用.     

微纳米加工技术及其应用综述

材料与结构在微纳米尺度展现了许多不同于宏观尺度的新特征,纳米技术已经成为当前科学研究与工业开发的热门领域之一.微小型化依赖于微纳米尺度的功能结构与器件,实现功能结构微纳米化的基础是先进的微纳米加工技术.文章对微纳米加工技术做了一个综合的介绍,简要说明了微纳米加工技术与传统加工技术的区别.在微纳米加工技术的应用方面提出了一些合理选择加工技术的原则,并对当前微纳米加工技术面临的挑战和今后发展的趋势作了预测.     

微纳米加工技术及其应用综述

材料与结构在微纳米尺度展现了许多不同于宏观尺度的新特征，纳米技术已经成为当前科学研究与工业开发的热门领域之一。微小型化依赖于微纳米尺度的功能结构与器件，实现功能结构微纳米化的基础是先进的微纳米加上技术，文章对微纳米加上技术做了一个综合的介绍，简要说明了微纳米加工技术与传统加工技术的区别，在微纳米加工技术的应用方面提出了一些合理选择加工技术的原则，并对当前微纳米加工技术面临的挑战和今后发展的趋势作了预测。     

微纳加工技术在微纳电子器件领域的应用

微纳加工技术推动着集成电路不断缩小器件尺寸和提高集成度,光学光刻技术依然是目前的主流微纳加工技术,同时有多种替代技术如电子束直写、极紫外光刻和投影电子束技术,文章介绍了自上而下的微纳加工技术的进展及其在微纳器件研制的重要作用.     

微纳加工技术在微纳电子器件领域的应用

微纳加工技术推动着集成电路不断缩小器件尺寸和提高集成度，光学光刻技术依然是目前的主流微纳加工技术，同时有多种替代技术如电子束直写、极紫外光刻和投影电子束技术，文章介绍了自上而下的微纳加工技术的进展及其在微纳器件研制的重要作用。     

中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室成立暨学术报告会简讯

纳米科学与技术被公认为是本世纪最为重要的研究领域之一 ,也是当今国内外科技界的研究热点之一 ,它的发展势必会对人类社会的各方面产生深远的影响 .中国科学院物理研究所在材料的制备、生长及其相关物理问题与器件的研究中有着雄厚的科研基础和力量 ,将全所与纳米科技相关的研究组有机地联合起来 ,集中力量 ,加强合作 ,发挥综合整体优势 ,在找准方向、凝炼课题的基础上 ,建立开展广泛研究的学术平台 ,有利于多出重大的科研成果 ,为国家纳米科技的发展做贡献 .中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室成立暨学术报告会于 2 0 0 1年 6月 8…     

中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室

概况中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室的前身是中国科学院北京真空物理开放实验室,成立于1985年。二十多年来,实验室在科研工作中取得了一系列具有国际先进水平和国际领先水平的成果。目前实验室由四个研究组构成,实     

微纳米电子器件散热过程中的物理问题

微纳米电子器件的散热问题是目前制约半导体工业发展的重要瓶颈.将电子器件工作时产生的热量传输到封装外壳后再耗散到环境中去需要好几个步骤,每个步骤需要不同的方法,其中有些步骤涉及到了固体中的界面热传导问题和高性能导热材料.文章先介绍了近期关于微纳米尺度器件散热问题中碰到的热传导问题在理论和实验两方面的研究进展.在热传导理论和计算方法方面,作者讨论了傅里叶定律在微纳米尺度的适用性,介绍了玻尔兹曼方程、分子动力学模拟和格林函数方法.在热传导实验方面,介绍了用扫描热显微镜测量样品表面温度和用超快激光反射法测量薄膜材料的热导率及其界面热阻.然后介绍了界面热传导问题,包括界面热阻的计算以及电子—声子相互作用对界面热阻的影响.最后作者介绍了关于高性能导热材料方面的最新进展,包括碳基导热材料、晶格结构类似于石墨烯的氮化硼材料、高分子有机材料以及界面热阻材料.     

微纳米电子器件散热过程中的物理问题

微纳米电子器件的散热问题是目前制约半导体工业发展的重要瓶颈。将电子器件工作时产生的热量传输到封装外壳后再耗散到环境中去需要好几个步骤,每个步骤需要不同的方法,其中有些步骤涉及到了固体中的界面热传导问题和高性能导热材料。文章先介绍了近期关于微纳米尺度器件散热问题中碰到的热传导问题在理论和实验两方面的研究进展。在热传导理论和计算方法方面,作者讨论了傅里叶定律在微纳米尺度的适用性,介绍了玻尔兹曼方程、分子动力学模拟和格林函数方法。在热传导实验方面,介绍了用扫描热显微镜测量样品表面温度和用超快激光反射法测量薄膜材料的热导率及其界面热阻。然后介绍了界面热传导问题,包括界面热阻的计算以及电子—声子相互作用对界面热阻的影响。最后作者介绍了关于高性能导热材料方面的最新进展,包括碳基导热材料、晶格结构类似于石墨烯的氮化硼材料、高分子有机材料以及界面热阻材料。     

纳米器件的制备、表征及其应用

利用建立的常规光刻法的纳米加工工艺系统，研制碳纳米管晶体管，单电子晶体管和单电子晶体集成的纳米器件，研制出了90K的单电子晶体管，实现了两单电子晶体管的电容耦合集成，多个单电子晶体管的串联集成以及单电子晶体管与传统器件的集成。     

Mg micro/nanoscale materials with sphere-like morphologies: Size-controlled synthesis and characterization

Mg micro/nanoscale materials with sphere-like morphologies are prepared via a vapor-transport deposition process. The structure and morphology of the as-prepared products are characterized by powder X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Vapor-liquid-solid mechanism is proposed to explain the formation of Mg micro/nanospheres on the basis of the experimental results. Supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2005CB623607)     

若干新型微纳光子学器件研究

光子晶体和纳米光纤是两种重要的微纳光子学材料,各自具有非常独特的控制光子传输状态的功能,是研究微纳尺度下光与物质相互作用的重要平台,也是实现新型微纳光子学器件的重要基础.文章简要介绍了超快速低功率光子晶体全光开关、纳米光纤传感器、干涉器和介质-金属纳米线复合结构器件的研究进展.     

微纳复合结构表面稳定润湿状态及转型过程的热力学分析

自然界中的微纳复合结构超疏水表面由于其独特的润湿性质引起了人们的广泛关注, 大量实验研究表明了仿生人工微纳复合结构表面润湿性能的优越性, 然而液滴在微纳复合结构表面的润湿状态和转型过程的理论研究还并不完善. 本文首先用热力学方法分析了液滴在微纳复合结构表面可能存在的所有状态(四种稳定润湿状态和五种亚稳态到稳定态转型中的过渡态), 推导出了相应的能量表达式及表观接触角方程; 基于最小能量原理, 确定液滴在微纳复合结构表面的稳定状态, 较以往模型相比, 能够更好的预测已有的实验结果; 其次研究了微纳结构尺寸对稳定润湿状态和亚稳态到稳定态转型过程的影响; 最后提出了微纳复合结构表面设计原则, 即确定“超疏水稳定区”尺寸范围, 为超疏水表面的制备提供理论依据.     

Thermal conductivity of micro/nano-porous polymers: Prediction models and applications

Micro/nano-porous polymeric material is considered a unique industrial material due to its extremely low thermal conductivity, low density, and high surface area. Therefore, it is necessary to establish an accurate thermal conductivity prediction model suiting their applicable conditions and provide a theoretical basis for expanding their applications. In this work, the development of the calculation model of equivalent thermal conductivity of micro/nano-porous polymeric materials in recent years is summarized. Firstly, it reviews the process of establishing the overall equivalent thermal conductivity calculation model for micro/nanoporous polymers. Then, the predicted calculation models of thermal conductivity are introduced separately according to the conductive and radiative thermal conductivity models. In addition, the thermal conduction part is divided into the gaseous thermal conductivity model, solid thermal conductivity model and gas–solid coupling model. Finally, it is concluded that, compared with other porous materials, there are few studies on heat transfer of micro/ nanoporous polymers, especially on the particular heat transfer mechanisms such as scale effects at the micro/nanoscale. In particular, the following aspects of porous polymers still need to be further studied: micro scaled thermal radiation, heat transfer characteristics of particular morphologies at the nanoscales, heat transfer mechanism and impact factors of micro/nanoporous polymers. Such studies would provide a more accurate prediction of thermal conductivity and a broader application in energy conversion and storage systems.     

微纳器件热传导中的基础物理问题

纳米功能器件中的温度控制已经成为世界各国迫切需要解决的关键技术。在文章中,作者简单回顾了纳米器件发展的历程和现状;以碳纳米管和石墨烯为例,重点介绍了纳米尺度热传导研究中的一些基础物理问题,以及近年来该领域中一些热点研究方向和新奇物理效应。同时,还讨论了影响纳米材料热传导性质的主要物理机制。研究这些系统本身的热传导特性,不仅对于深入理解纳米尺度能量输运的基本物理原理具有重要意义,而且与微纳电子器件的未来发展密切相关,具有广阔深远的应用前景。