微纳加工技术“四位一体”教学模式探索

先进制造业的发展对我国产业升级转型具有重要意义,为适应该领域技术和产业的人才需求,亟需加强相关专业人才的培养。针对目前微纳加工技术课程教学模式、评价体系存在的问题,结合微纳加工技术多学科交叉、实践性强的特点,提出理论结合仿真、实验融合实践“四位一体”多层次、立体化教学模式,为微纳加工教学的发展和变革做出探索,为微纳电子领域应用创新型人才培养提供参考。     

高精度电子束光刻技术在微纳加工中的应用

对电子束光刻系统的原理以及在微纳加工领域的应用进行了讨论。首先对光刻系统的工作原理进行了阐述。然后讨论了电子束光刻的关键工艺,如光胶的选择、剥离工艺的优化以及邻近效应对图形的影响及修正方法。由于电子束光刻在科研领域展现了巨大的潜力,因此吸引了许多学者的注意。最后,举例介绍了电子束光刻在生物医学和硅光电子上的应用。     

光学超构表面的微纳加工技术研究进展

超构表面由二维平面内精心排布的亚波长单元组成,为设计超紧凑型光学元件提供了新的范式,在微型化光学系统方面显示出了极大的潜力。在不到十年时间里,超构表面由于具有超轻、超薄且能够操纵光波的各种参量以实现多功能集成的优势在多学科领域引起了广泛的关注。然而,在光学波段,高自由度、非周期、排列密集的超构单元对其加工制备提出了很多极端的参数要求,如极小尺度、极高精度、高深宽比、难加工材料、跨尺度等,这使得超构表面从实验室走向实际应用面临极大的挑战。文中总结了近些年用于超构表面各类微纳加工方法的各类方法的原理、特点和最新进展,包括小面积直写方法、大面积模板转移方法以及一些新兴的加工方法。最后,针对超构表面在加工方面的目前的挑战和未来的发展趋势进行了总结和展望。     

环境因素对微纳加工中精确定位影响的研究

以双频激光干涉仪在电子束曝光机精确定位中的运用为例(其具有典型的代表性),研究环境因素对微纳加工中精确定位的影响,并针对温度是其中影响最大的因素,提出了一种实时温度补偿方法,修正了测量结果由于热膨胀不能真实反映工件台位置带来的定位误差.     

探讨飞秒激光微纳加工技术及其应用

激光微纳加工技术是制造技术中的一种先进高新技术,目前已在工业、机械制造等诸多领域有了广泛的应用。运用这种技术对材料进行加工,可以达到纳米级的加工分辨率,可以大大提高机械加工的精度与效率。本文主要探讨了飞秒激光微纳加工技术的原理与特征,以及该技术在实际中的应用。     

石墨烯微纳结构加工技术的研究进展

简单介绍了石墨烯独特的光电子性质,说明实现其在光电子器件中应用的有效方法是进行微纳加工。接下来对主要的石墨烯微纳加工技术——掩膜光刻、转移压印以及激光直写和干涉进行详细阐述,通过实例对每种加工技术的关键步骤和特点进行说明,并分析比较了不同加工技术的优缺点。然后对近期出现的转移压印辅助光刻和飞秒直写辅助转移压印技术的加工流程进行详细介绍,阐述将两种加工技术相结合应用于石墨烯微纳结构加工的优势。最后,简单展望了石墨烯微纳加工未来的发展趋势,指出需进一步研究的问题,对如何更好地实现石墨烯微纳结构的加工提出一些建议。     

电子束光刻技术的原理及其在微纳加工与纳米器件制备中的应用

电子束光刻是微电子技术领域重要的光刻技术之一,它可以制备特征尺寸10nm甚至更小的图形.随着电子束曝光机越来越多地进入科研领域,它在微纳加工、纳米结构的特性研究和纳米器件的制备等方面都呈现出重要的应用价值.本文以几种常见的电子束曝光机为例,说明电子束光刻的工作原理和关键技术,并给出一些它在纳米器件和微纳加工方面的应用实例.     

微纳加工技术的优势及其在电子器件领域中的应用研究

微纳加工技术在集成电路技术的应用中占据着重要的地位,为了满足相关工业领域的要求,需要寻找出新透镜、短光源、高精度的加工技术,而微纳加工技术就是其中的首选.本文主要针对微纳加工技术在微纳电子器件领域的应用进行分析.     

飞秒激光双光子聚合加工微纳结构

针对微/纳机电系统（MEMS/NEMS）零部件加工制造难题,研究具有亚衍射极限空间分辨率的飞秒激光双光子聚合加工方法,搭建钛蓝宝石飞秒激光微纳加工系统,对液态聚合物材料进行飞秒激光双光子聚合加工工艺试验研究。结果表明:随着激光功率的降低,单个固化点的尺寸减小,加工分辨率提高;扫描步距减小,所加工工件的表面粗糙度数值减小,但加工效率降低。基于CAD软件设计出微米墙和纳米线构成的三维微纳结构,利用飞秒激光双光子聚合加工得到该三维微纳结构实物,通过优化工艺参数加工出直径小于100 nm的纳米线,从而证明飞秒激光双光子聚合加工方法为微/纳器件的制造提供了一种有效方法。     

缺陷富勒烯C_20分子器件的电子输运研究

运用基于第一性原理密度泛函理论(DFT)的非平衡格林函数(NEGF)方法,对正十二面体富勒烯C20分子及其有缺陷的C20分子进行了电子输运性质的研究。通过计算得出了模拟的电子透射谱线。通过比较不同缺陷的分子的传导特性,获得了C20的电子输运特点。通过比较发现,几乎所有情况下缺陷器件的传输概率在电子能量大于0.52eV时都大约是10-10,几乎没有电子透过,所以这种器件可以作为一种响应很好的电子开关;而器件中原子的缺失并没有造成电子传输路径的中断,在大多数情况下,在原子缺失处反而产生更多的传输路径,通路的增多使得器件传输能力得到提高。     

分子动力学模拟单壁碳纳米管的轴向焊接(英文)

采用紧束缚分子动力学方法模拟了两个不同口径的单壁碳纳米管的轴向焊接过程。发现焊接过程会形成一些新的C-C键,但这些键的形成并不是瞬间、同时完成的,小口径的单壁碳纳米管会围绕一个最先形成的C-C键以与两管轴平行的一条直线为轴旋转;同时通过模拟还首次发现这些新形成的C-C键在焊接过程中会促使两个单壁碳管在径向上产生一个明显的约为0.317nm的位移。从最终结构可以看出两个单壁碳管的部分碳原子在管的一侧会形成一个良好线性关系。焊接过程中发生的这些现象可能影响最终结构的物理、电学性能。     

正极性电火花加工的损耗机理及其参数分析

本文基于场致发射电子对阳极表面材的料溅射能量分析,研究了引起正极性电火花加工时阳极材料的损耗机理,并给出了正极性加工时电极损耗率的理论极大值与极小值方程。设计并进行了不同工艺参数下紫铜电极和A3＃钢电极单孔电火花加工对比实验,实验表明：相同工艺参数下,紫铜电极比A3＃钢电极加工时的极间放电能量大,加工效率对比上前者是后者的极的75倍多,但电极材料的损耗率对比上,前者是后者的近10倍;不同工艺参数下,极间有效放电时间和放电能量越大,加工效率越高,相应的电极的损耗率也增加,但损耗率的增加程度要远小于加工效率的提高程度。     

HDP介质淀积引起的新天线效应及损伤机理

超大规模集成电路设计和制造过程中,基于栅氧化层击穿的天线效应已得到广泛研究.从一个数模转换电路的漏电失效案例分析着手,利用电性分析、物理失效分析、工艺排查结合电路设计分析等手段,研究了一种与栅氧化层无关的天线效应.结果发现这种新的天线效应发生在高密度等离子体淀积介质层的工艺过程中,相邻金属互连长导线因不同的接地方式而具有不同的电势差,造成金属互连导线间的击穿和漏电.同时给出了该种天线效应的解决方案,该结果为半导体工艺设计规则制定提供了新的参考.     

人体指纹谱在医疗诊断中的应用

人体正常指纹谱反映人体处于正常状态,而人体异常指纹谱则反映人体病变状态(气功发功状态除外)。人体指纹谱可以诊断某些疾病的性质和轻重程度,是一种方便的无损检测手段。另外,人体指纹谱还可监视药物治疗,对深入探讨治疗作用的机理是有益的。     

碳纳米管与外电路的连接技术进展

首先,介绍了碳纳米管电子器件应用中的关键工艺技术——碳纳米管与外电路的连接技术,回顾了碳纳米管与外电路装配的发展历程。从碳纳米管在电极间的随机连接到电场定位组装和原子力显微镜的可控操纵,描述了各种装配方法的特点。其次,讨论了碳纳米管与外电路连接的可靠性问题,并介绍了电子束、扫描探针显微镜和超声波等多种改善接触性能的焊接方法。最后,简单展望了碳纳米管与外电路连接的发展趋势,指出数目可控的碳纳米管组装技术和规模化的焊接工艺是今后研究工作的重点。     

Investigation of the Surface Removal Process of Silicon Carbide in Elastic Emission Machining

Elastic emission machining (EEM) is a precise surface preparation technique, which uses chemical reactions between the surfaces of the workpiece and fine powder particles. The purpose of this study is to clarify the surface removal process of silicon carbide (SiC) in EEM. A SiC sample with a periodic step-bunched structure was prepared as the initial surface and was flattened by EEM. Optical interferometer and atomic force microscopy (AFM) observations show that the topmost areas on the periodic step-bunched structure in contact with the powder particles are preferentially removed and surface protrusion is gradually reduced as removal depth increases. Moreover, power spectral density analyses reveal that the surface is smoothed in the spatial wavelength range from 0.07 μm to 10 μm.     

HA在纳米分子筛MCM-41中光谱特性研究

详细研究了HA(竹红菌甲素)在分子筛MCM-41中的光谱特性。观察到HA在强激光脉冲激发下产生了双光子吸收,指认长波荧光发射带为激发态质子转移荧光。结果表明,只有在强光作用下才会发生激发态质子转移。     

CR系统中基于博弈论的频谱分配算法及仿真

在分析了无线电频谱管理现状及频谱资源紧张的前提下,引出频谱管理中的认知无线电技术,同时提出了基于博弈论的电磁频谱管理的模型化方法,深入地分析了博弈论算法的收敛性及效用函数的选择,并且通过Matlab仿真以最小化系统间总干扰为目标描述了博弈论模型在电磁频谱动态管理中的应用。