PS/CaCO_3复合纳米粒子及PS纳米空心球的制备研究

以CaCO3为核,采用原位乳液聚合法合成了表面接枝型和交联型PS/CaCO3复合纳米粒子,然后用稀盐酸刻蚀,得到PS纳米空心球.考察了乳化剂类型和用量、引发剂加入方式、加料间隔对乳液稳定性以及复合粒子收率、PS接枝效率的影响,并采用TGA、FT-IR和TEM等手段对刻蚀前后粒子的组成及形貌进行了表征.结果表明,阳离子型乳化剂更有利于乳液体系的稳定性;CTAB用量为3.7%~5.5%时,可获得较高的收率和接枝效率,随CTAB用量增加,粒径减小,分布变宽;AIBN应避免和单体、CaCO3粒子一起超声波处理,否则会导致不可逆凝聚;随着加料间隔延长,收率和接枝效率下降,一步加料法可获得具有高收率和高接枝效率(或交联程度)的复合粒子;经刻蚀,两种类型的复合粒子均可以制得空心粒子,但经过交联的聚合物外壳具有更好的尺寸和形状稳定性,刻蚀后仍然能保持球状的外形.     

纳米笔刻蚀技术构建小牛胸腺组蛋白纳米结构

采用纳米笔刻蚀(DPN)技术控制针尖的运行,成功地将小牛胸腺组蛋白传递到新剥离的云母表面,获得了不同尺寸、形状的小牛胸腺组蛋白纳米结构,同时考察了针尖移动速率、针尖-基底接触时间对DPN技术的影响.结果表明,较快的针尖移动速率和较短的针尖-基底接触时间沉积较少的墨水分子,同时形成的纳米图案和墨水分子的本身性质也有关系.这种方法可以用于构建其他蛋白质分子,为生物纳米器件的合成提供更多机会,同时组蛋白纳米结构的构建也可以作为模板沉积其他分子,在蛋白质监测、生物传感器方面有着潜在的应用.     

非晶熔石英表面等离子体刻蚀过程 中的表面晶化研究

本工作采用电子回旋共振(ECR)低压等离子体刻蚀技术, 刻蚀非晶熔石英表面. Ar/CF₄为反应气体刻蚀后再经O等离子体钝化, 非晶熔石英表面出现晶化现象. 晶化层约几百纳米厚. Ar/CF₄在ECR的电磁场作用下产生F离子与C离子, F离子使熔石英表面的Si-O共价键断裂, 并释放出O离子. C离子与O离子迅速键合生成CO₂, 而被断键的Si原子与四个F原子键合生成气态SiF₄. 熔石英原始表面被去除的同时, 在新的表面留下大量不饱和Si原子. 不饱和Si原子在高温条件下被O等离子钝化, 形成结晶态α 方石英.     

铬过渡层位置及金属沉积角度对纳米球刻蚀法制备二维银纳米点阵结构的影响

利用纳米球刻蚀法制备了二维六角密排三角形银纳米阵列, 通过加入铬过渡层并改变其位置和改变金属沉积角度, 研究它们对点阵结构的影响. 实验发现, 加入铬过渡层所形成的银纳米点阵结构较无铬层有很大改善, 三角形角部更加尖锐, 更能满足传感器对信号检测的要求. 同时, 该过渡层应蒸镀在模板球排列之后, 才能获取更大面积的二维银纳米点阵结构. 在沉积角度对制备二维银纳米点阵的实验中, 基片没有旋转, 采用垂直镀膜方式更容易得到结构完整、结合较牢固、且面积较大、角部尖锐的二维银纳米点阵. 吸收光谱测量进一步验证了铬过渡层对二维银纳米点阵形貌结构的改善作用. 这些为下一步的生物修饰以及生物化学传感器的制备提供了先决条件.     

随机稀释基底上刻蚀模型动力学标度行为的数值模拟研究

表面界面动力学粗化过程是凝聚态物理领域重要的研究内容,为研究基底不完整性对刻蚀模型动力学 标度行为的影响,本文采用Kinetic Monte Carlo(KMC)方法,分析研究了在随机稀释基底上刻蚀模型(Etching model)生长表面的动力学标度行为.研究发现:尽管随机稀释基底的不完整性会对刻蚀表面的动力学 行为产生显著的影响,导致刻蚀表面粗糙度指数和生长指数有明显的增加, 但其仍基本满足原有的动力学标度规律.此外,本文还对刻蚀表面动力学标度指数的有限尺寸效应进行了 分析讨论.     

湿法和溶脱法的亚微米ZnO:Al光栅制备

以激光干涉法得到的光刻胶图案为掩模,采用湿法刻蚀和溶脱-剥离法制备了具有良好减反射特性的亚微米掺铝氧化锌（ZnO:Al, AZO）光栅。表面形貌特征和反射光谱测试结果表明,湿法刻蚀较溶脱-剥离法得到的AZO光栅表面更为粗糙,两者均方根粗糙度分别为25.4,7.6 nm。在400～900 nm波段,两种方法制备的周期和高度相同的光栅,平均总反射率分别由AZO薄膜的12.5%下降到8.3%和10.2%。两者的平均镜面反射率分别为6.2%和6.6%,平均漫反射率分别为2.1%和3.6%。湿法刻蚀得到的表面较为粗糙AZO光栅的漫反射明显减弱,从而导致总的减反特性优于溶脱-剥离法得到的表面起伏相对较小的AZO光栅。     

利用表面上的小分子控制细胞黏附

细胞黏附是重要的生理过程,多细胞生物体中大部分种类的细胞都依赖于在表面的黏附而进行其正常生理活动。细胞的黏附需要固定在表面的有机分子（例如蛋白质或多肽）作配体。我们利用表面小分子模拟蛋白质或多肽作为配体,通过与细胞膜上受体结合,促进细胞黏附到表面。聚乙二醇（PEG）可以抵抗细胞在表面的黏附,我们利用含有PEG的表面小分子来调节细胞黏附。细胞表面的受体与胞外基质表面的配体结合是一个动态过程,在适宜时间和空间发生的时候,细胞就会产生运动和迁移,细胞的迁移也是重要的生理过程。本文主要介绍近年来利用小分子的表面化学和微纳米结构控制细胞在表面的黏附和迁移。     

短脉冲激光刻蚀加工铜材料的机制

 利用数值模拟方法,研究波长1 064 nm、脉冲宽度介于1~20 ps的激光在刻蚀铜靶时,单次脉冲作用下非平衡场刻蚀和热平衡刻蚀两种机制的竞争过程。结果表明：随着脉冲宽度的增加,刻蚀过程由非平衡电荷分离场刻蚀占主导地位转变为热平衡刻蚀起主要作用,且脉冲宽度和激光峰值功率密度增大到一定程度后,各种电子加速机制在不同时刻开始突显,电子能量分布出现多峰结构。在能量密度为15 J/cm2的激光作用下,1和5 ps脉宽对应的非平衡场刻蚀深度分别为110和101 nm,10和20 ps脉宽分别为25和18 nm。     

多孔材料的低温刻蚀技术

随着半导体芯片特征尺寸的持续减小,低介电常数的多孔材料在微电子领域得到广泛应用.然而,多孔材料在等离子体刻蚀工艺中面对严峻的挑战.等离子体中的活性自由基很容易在多孔材料内部扩散,并与材料发生不可逆的化学反应,在材料内部造成大面积损伤.本文介绍了业内比较前沿的低温刻蚀技术,通过降低基片台的温度,使得刻蚀产物或者刻蚀前驱气体在多孔材料内部凝结成液态或者固态,进而在等离子体刻蚀过程中,阻止活性自由基在材料内部的扩散,保护多孔材料免受损伤.刻蚀完毕后,再通过升高基片台的温度,使凝结物挥发,得到完整无损的刻蚀结构.这一刻蚀技术只需要控制基片台的温度,无需增加工艺的复杂度以及调整等离子体状态,在半导体工艺中具有较好的应用前景.     

紫外光刻-湿法刻蚀硅中阶梯光栅的研制

湿法刻蚀技术作为中阶梯光栅的主要制备方法之一，具有制造成本低、周期短、杂光少、所制作光栅的闪耀角误差小等优点。为解决某高分辨率光谱仪在近红外波段（800～1100 nm）的分光需求，尝试选择70.52°槽顶角的湿法刻蚀硅中阶梯光栅来代替90°槽顶角的传统中阶梯光栅。依据（100）硅光栅的结构特点以及光学设计给出的光栅工作条件，利用有限元数值计算法求解电磁场分布，理论分析了硅中阶梯光栅在工作波段内多个级次的衍射特性。在此基础上，利用紫外光刻-湿法刻蚀技术，在单晶硅基底上制作了槽密度为42 lp/mm、闪耀角为54.74°、有效面积超过46 mm×28 mm的对称V形槽光栅，并根据制备实验结果分析讨论了工艺过程中硅光栅质量的重要影响因素。测试结果表明，该光栅在各工作级次对应闪耀波长下的衍射效率均在45%～55%范围内，满足指标要求。