“微纳米制造技术”研究生全英文课程的设计与实践

微纳米制造技术前沿性强、发展速度快、国际化程度高,需要建立基础知识、工程实践、前沿发展紧密结合的国际化课程体系,以适应行业和社会的发展需求。"微纳米制造技术"是微机电工程及相关方向的研究生专业基础课,涉及大量前沿交叉学科知识,开展全英文教学是向学生传播本领域最新成果的理想途径。本课程以微纳米基础理论为引导,逐渐扩展到前沿微纳米制造技术,采用全英文授课和考核方式,利用课堂教学、实验研究和专题汇报相结合的教学模式,讲授相关理论基础、加工方法、适用材料和应用领域,使学生了解和掌握微纳米制造基础理论和加工方法。

研究生微纳米制造技术双语教学课程的设计与实践

本文结合"微纳米制造技术"课程特色,将国外微纳米制造方向研究生课程的先进教学理念融入教学实践中,探讨了"微纳米制造技术"课程双语教学的内容设计与实践方法。

论双语教学在“微纳米制造技术”课程中的应用

本文将国外专业学科的先进教育理念融入我们具有自身特色的专业教学之中,讨论了"微纳米制造技术"双语教学改革的教学内容、教学手段及教学方法,使"微纳米制造技术"在课程体系、教学内容和教学方法上直接与国外接轨,及时更新分析方法、相关理论以及应用实例,提高创新能力。

基于聚合物微纳米制造技术的热压成型机研制

微热压成型法是高效批量的精密微纳米结构制造方法之一,对设备要求相对简单、操作方便,生产成本也相对低廉。依据微纳米制造热压成型工作原理,提出基于聚合物微纳米制造的热压成型机设计思路,并采用PID控制技术,以解决热压成型过程中的温度、时间、压力及脱模等关键技术和参数的控制问题,以实现精准、快速、有效的控制是,达成微纳米制造技术的量产目标。

微纳米生物制造技术的基础研究

叙述采用生物加工方法实现微纳米材料、微纳米器件、微纳米系统制造的技术体系。介绍微纳米生物加工的最新进展 ,展望生物加工领域的未来发展趋势。

微/纳米制造技术的摩擦学挑战

评述了国内外航天、信息和军事等高技术领域中微/纳米制造技术的研究现状和发展趋势,介绍了微/纳米制造技术特征及其关键技术问题,揭示了当器件的尺度由毫米量级减小到微米甚至纳米量级时,微器件材料表面和界面的摩擦学(摩擦磨损及润滑)、力学和化学等及其控制方法是微/纳米制造研究中急需解决的关键技术问题.这些问题的解决对摩擦学研究提出了严峻挑战,新的摩擦学理论和技术的出现将为微/纳米制造技术的发展以及相关问题的解决提供保障.

三维微纳米制造技术在癌症生物物理研究中的应用

癌症致命的主要原因是癌细胞在临床上的转移性.癌细胞的侵袭和转移是一个非常复杂的三维过程,但现有的癌症研究在活体上有诸多观测和操作上的困难.而体外实验又通常在培养皿中进行,其二维的生长环境已完全不能满足对癌细胞空间转移性的深入研究,故在活体外构建出癌细胞侵袭和转移的三维物理模型具有十分重要的意义.然而如何在体外尽可能真实地模拟体内癌细胞的生长微环境一直是困扰科学家的难题.本文系统介绍了三维微纳米制造的几种主流技术,探讨了它们在癌症生物物理研究中的应用和发展.在此基础上为了在未来实现对体外三维模型的制造、观测和精确操作,文章还创新性地提出了一种结合紫外线固化生物型水凝胶的三维成型技术、光片三维成像技术以及微纳米探针控制技术的一体化研究平台.这些先进的技术和理念,势必会逐步升级现有传统的癌症研究手段,为未来理解和治疗癌症揭开全新的篇章.

生物制造——一种新型微/纳米制造技术

叙述了生物制造新技术产生的背景、发展框架与最新进展 。

低能离子束诱导Ag表面纳米金字塔微结构

利用离子柬溅射诱导实验方法，在单晶Si（100）基底上辅助沉积银膜，研究了低能Ar＋离子束30。入射时，不同离子束能量和束流密度以及基底温度对Ag纳米结构的影响．结果表明：在较低基底温度下（32～100℃）辅助沉积银膜，膜层表面会呈现排列紧密、晶粒尺寸一致的金字塔状纳米结构．当温度升高时（32～200℃），纳米微结构横向尺寸λ2迅速增加，而粗糙度先减小（32～100℃）后迅速增大（100～200℃）；当离子束能量1400eV、束流密度15～45uA／cm2时，在相同温度下，随着离子束束流密度的增大，纳米晶粒横向尺寸基本不变，粗糙度略有增加；当离子柬流密度为15μA／cm2、能量1000～1800eV时，在相同温度下，随着离子束能量的增加，银纳米结构尺寸增加，而表面粗糙度先增加，然后缓慢减小．自组织纳米结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果．

电流体动力学喷印电压控制模式及其应用现状

电流体动力学喷印技术是一种制备微纳米结构与器件的新型技术,该技术在多种功能器件的制备方面受到广泛关注。阐述了电流体动力学喷印技术的研究背景,通过分析得出电压控制问题是电流体动力学喷印技术中的一个重要问题。概述了目前电流体动力学喷印技术的电压控制模式,主要包括直流高压、高压脉冲、直流电压叠加脉冲电压、交流电压和直流电压叠加交流电压五种控制模式,并对各种电压控制模式及其应用现状进行分析。最后,对电流体动力学喷印的电压控制模式中存在的问题以及未来发展的前景进行了总结和展望。

负性光刻胶在纳米压印光刻技术的应用前景

光刻技术在微纳米制造领域具有关键作用,而负性光刻胶因其低成本、高黏度的特点备受青睐。然而,负性光刻胶的分辨率限制在光刻线宽小于3μm时成为制约其应用的主要问题。结合纳米压印光刻技术的发展,探讨了负性光刻胶在纳米压印光刻领域的新趋势。纳米压印光刻技术的物理方法使其不受光刻胶分辨率限制,为负性光刻胶的应用提供了新的机遇。结合负性光刻胶的低成本优势,纳米压印光刻技术与负性光刻胶相结合,呈现出了不可替代的应用前景。

新型二氢杨梅素掺杂双光子材料的合成及其微结构制备

传统医疗器械在使用时表面形成的细菌生物膜,容易引起感染并导致发病率增加。为此提出了利用飞秒激光双光子聚合(two-photon polymerization,TPP)技术在掺有二氢杨梅素(dihydromyricetin,DMY)的双光子材料中制备“筒仓”形抑菌微结构。本文中,通过电子圆二色光谱(electronic circular dichroism,ECD)分析确定了双光子材料中DMY的成功掺入,同时对比确定了掺有DMY的双光子材料最佳加工参数范围:打印速度为10—100μm/s,激光功率为18.1—90.0 mW。然后,制备了高度为30μm的“筒仓”形抑菌微结构,并通过增加微结构轮廓扫描次数来强化抑菌微结构的稳定性。该研究结果对高杀菌率微结构的制备和进一步发展具有重要的借鉴意义。

低能离子束诱导单晶硅点状纳米结构与光学性能研究

使用微波回旋共振离子源,研究了低能Ar+束在不同入射角度下对旋转单晶硅(100)表面的刻蚀效果及其光学性能。结果表明:样品旋转、离子束能量为1000eV、束流密度为265μA/cm2、刻蚀时间为60min时,在不同入射角度下,刻蚀后的样品表面可形成均匀的自组装点状结构。入射角度为0°～25°时,随着角度增加,样品表面粗糙度增大,点状结构有序性更强,光学透射率提高;继续增加入射角度,样品表面粗糙度及点状结构尺寸开始减小,光学透射率降低;增加入射角度到45$时,自组装点状结构消失,粗糙度和平均光学透射率达到最小值分别为0.83nm和55.05%;进一步增加入射角度,样品表面再次出现自组织装点状结构,表面粗糙度急剧增大,入射角度在65$时,平均光学透射率达到极大值64.59%;此后,随着离子束入射角度的增加,表面粗糙度缓慢减小,光学透射率降低。自组织结构变化是溅射粗糙化和表面弛豫机制相互作用的结果。

内核／壳层微结构上应力诱导点阵花样研究

力学性能失配较大的多层结构自高温状态冷却收缩时会积聚很大的应力,其应力失稳模式可表现为多种有序的应力花样,可用于微纳米结构的自组装,其中支撑面的几何结构对其上的应力分布点阵具有决定性的影响.本文介绍了在球形和圆盘形内核/壳层上通过应力工程形成的三角铺排和菲波纳契螺旋花样,探讨了以相互排斥粒子的最小能量构型为模型的特征应力花样与其支撑结构的几何之间关系的普适性,并将此模型用于解释自然界中花叶序的多样性与特征不变性.

原子光刻

与光子和电子不同,原子的激发亚稳态具有方便操作的内能态结构,这使利用内能态的光学淬灭原理实现光刻技术成为现实.基于原子光学的中性原子束光刻技术是下一代光刻技术(the next generation lithography,NGL)的一种,它可分两种途径实现:激光驻波原子直沉积技术和亚稳态中性原子光刻技术.前者可以实现图案的纳米尺度特征、大面积平行沉积和高分辨率;后者结合有效的抗蚀剂,同样可以实现纳米图形制造,在基板上获得的尖锐边缘分辨率目前可达40nm.两种途径的原理相差甚远,但最终获得的结果相似.

激光退火技术在半导体领域的应用

激光退火技术,以较低的热预算,可以在瞬间达到较高的退火温度,工艺过程高度可控,制程可重复性好,已经广泛应用于半导体工业界。本文将简要介绍激光退火技术早期的机理研究,以及在硅基太阳能电池,平板显示,集成电路,和微纳米制造等领域的应用。