硅的准分子激光直写刻蚀微细加工特性研究

针对微机械三维结构对准分子激光直写微细加工的要求，在试验研究基础上，讨论了硅已加工表面形貌、加工热与热影响区等特性，得出了加工脉冲数、能量与刻蚀深度间的相互关系。

双光束超分辨激光直写纳米加工技术

随着纳米技术的不断发展,各行业领域对纳米尺寸结构的加工需求与日剧增,激光直写加工技术作为一项重要的三维微纳结构加工手段,在多个现代科学技术领域得到了广泛应用。针对三维微纳结构制备,双光束超分辨激光加工技术,结合双光子聚合(TPP)过程与受激发射损耗(STED)纳米显微技术的原理,实现了超光学衍射极限的加工分辨率,为三维纳米结构加工技术及其应用提供了新的发展方向。本文将阐述基于双光束超分辨激光加工技术超光学衍射极限的基本原理,并回顾该技术在改善加工线宽及分辨率等方面的研究进展,以及在相关领域中的应用。最后就如何实现低成本、高效率、大面积、多功能性材料加工存在的挑战和未来发展方向进行了讨论。

激光加工聚合物微流控芯片暂态烧蚀模型研究

为了预测激光直写加工聚合物微流控芯片三维微流道外形,提出了三维烧蚀加工的解析模型.在CO2激光加工聚合物原理基础上,根据传热学原理和烧蚀面能量守恒原理,建立了激光加工三维暂态烧蚀模型.根据在微元控制面上热传导只发生在表面法向,并且激光加工在瞬时达到准稳态,将三维暂态偏微分方程转化为一维常微分方程.基于烧蚀面上的温度始终保持为降解温度,求出关于激光功率、扫描速度和材料热物理系数的微流道外形函数解,并用聚甲基丙烯酸甲酯进行了实验验证.实验结果表明,由解析模型得到的理论值与实验数据吻合很好,该模型的理论推导是符合实际加工实践的.

聚焦离子束加工微锥形结构的制造误差分析

聚焦离子束(FIB)纳米制造技术已经成为微纳米尺度功能器件加工的一种重要方法,利用聚焦离子束直写加工可实现复杂二维微纳结构的高精度制造.然而由于离子溅射产额随入射角度非线性变化规律、再沉积现象及离子束能量分布特性的综合影响,FIB在三维结构加工中会存在复杂形貌误差.针对FIB加工凹面中存在的典型平底现象这一形貌误差进行了分析和实验研究,通过仿真分析和FIB加工直径4,μm锥形凹坑结构的实验验证,阐明了聚焦离子束高斯能量分布特性与溅射产额规律耦合是产生平底现象的主要原因,为FIB三维结构加工的误差的修正提供了重要的基础和依据.

激光加工聚合物微流道暂态弹性热应力分析

激光直写聚合物微流道是非常有效的加工方法,但是,由于激光烧蚀聚合物的热流密度很高,在小的热影响区产生过大的集中热应力,热应力导致产生微裂纹,降低材料的强度和疲劳寿命,严重的引起材料破坏性失效.为了预测激光烧蚀时的热应力大小随时间空间的变化规律,根据烧蚀模型推出了三维弹性热应力模型.首先由烧蚀模型预测温度场分布和烧蚀流道外形,根据流道轮廓和温度场计算弹性热应力场与烧蚀过程的关系.分析结果表明弹性热应力位于低于或平行于烧蚀表面的一定厚度层内,这也许是引起表面微裂纹的原因.