贺信精神引领下微纳加工技术课课程思政教学改革与实践

微纳加工技术课程的教学内容与我国当前所面临的高端芯片制造“卡脖子”技术密切相连。2020年以来该课程将习近平总书记贺信精神融入课程思政教学设计,通过寓德于教、寓哲于教、寓念于教和寓新于教的“四位一体”方式,引导学生树立坚定理想信念,厚植爱国主义情怀,提升品德修养,激发远大志向。该文列举多个典型案例,经过教学改革基本实现知识传授、价值引领和情怀根植三方面的有机统一,期待该教学设计及经验分享为全国各高校电子封装专业的课程思政教学改革提供借鉴。

“微纳加工技术”课程思政案例设计研究

将专业课与思想政治理论课有机结合,实现课程思政教育是对高校专业课教育提出的新要求。文章通过分析“微纳加工技术”课程的授课内容,对课程中蕴含的思政元素及所承载的思想政治教育功能进行了深入挖掘,根据不同的教学单元课程内容特点和内涵,分别融合了科学素养、爱国情怀、工匠精神、创新意识等方面的思政元素,并设计了完整的课程思政案例,以期为其他课程的课程思政案例设计提供参考。

矢量涡旋光场在激光微纳加工中的应用

矢量光场领域在过去20年出现了众多重要进展。考虑到多篇综述介绍了矢量光场产生方法以及调控技术,作者仅以矢量涡旋光场为线索总结了其在激光减材、改性以及增材等微纳加工领域的典型应用,回顾了矢量涡旋光在材料表面和内部的微纳结构加工、光存储以及立体微结构光刻等应用中的部分关键进展。详细介绍了基于定制光场的图案化光致表面周期结构以及立体微结构快速双光子光刻的原理与技术。最后,总结了矢量涡旋光场在激光微纳加工中的优势与挑战,展望了其在未来将赋能更多复杂应用。

飞秒激光微纳加工在微机器人领域的相关研究(特邀)

随着微机器人的快速发展,对精密加工技术的要求日益提高。飞秒激光微纳加工技术凭借其高精度、高效率和非接触操作等优势,在微机器人领域展现出巨大的应用潜力。综述了激光微纳加工在微机器人领域的最新研究进展,重点围绕激光加工技术、材料选择与实际应用三个方面展开。在加工技术方面,激光微纳加工具有卓越的微细加工能力,实现了微机器人结构的精确制造;在材料选择上,选择了激光微纳加工微机器人的典型材料:光刻胶、金属材料和水凝胶;通过实例分析,展示了激光微纳加工微机器人的应用场景;在生物医疗方面包括靶向给药、细胞操纵和微创手术等,在工业方面包括精密器件精细加工和微物体检测等。最后对激光微纳加工微机器人进行总结与展望,为微机器人领域的发展提供了参考。

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。

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。

开放式半导体微纳加工平台的开放管理模式探讨

大型仪器设备共享是节约社会资源的重要手段。该文以上海交通大学先进电子材料与器件校级平台为基础,从实验室环境、设备工艺、物资需求、研究方向、人员等方面系统分析和总结了开放式半导体微纳加工平台的特点,并对实验平台开放所面临的挑战进行了探讨,为开放式半导体微纳加工平台的建设和管理提供借鉴和参考。

微纳加工技术在超微电极制备中的应用

从电极材料、绝缘材料、薄膜的图形化等方面,评述了微纳加工技术在单超微电极和超微电极阵列制备中的应用。在单超微电极的制备中,随着微纳加工技术的引入,可以实现具有规则几何形状和微小电极尖端的单超微电极的重复性制备。

聚焦离子束技术及其在微纳加工技术中的应用

聚焦离子束(FIB)技术是一种集形貌观测、定位制样、成份分析、薄膜淀积和无掩模刻蚀各过程于一身的新型微纳加工技术。它突破了只能对表层成像和分析的局限,可以对样品进行三维的、表面下的观察和分析,也可以对样品材料进行切割研磨和沉积特定材料,用它可以获得以前无法得到的样品信息。从而为研究人员和制造人员提供了一种对多种样品在纳米尺度进行修改、制作和分析的有效工具。

《微纳加工技术》教学改革与创新能力培养浅谈

微纳制造的发展对我国产业升级具有重要的战略意义,创新在技术变革中的作用不断凸显。我校电子封装技术专业开设的《微纳加工技术》课程教学过程中存在学生缺乏独立思考、学习主动性不足和创新思维受限等问题。本文为此提出了建立“以学为中心”课堂教学模式,由案例教学启发创新思维,增设开放性考题等一系列教学与考试方法改革建议,从注重知识传授向创新能力培养转变,全方位提高学生对该课程的学习成效。

开放式半导体微纳加工实验室危化品管理体系的规范化建设

开放式半导体微纳加工实验室具有工艺种类多、工艺复杂、工艺流程长等特点,在工艺过程中所涉及的化学品及特种气体种类多、易燃易爆试剂用量大、危险性高等,因此,对这类实验室的安全管理提出了更高的要求。根据这类实验室的特点,该文针对开放式微纳加工实验室的危化品规范化管理进行了探讨,为实验室安全运行打下了很好的基础。

航空微机电系统非硅材料微纳加工技术

随着对航空飞行器智能控制的迫切需求,硅基微机电系统MEMS(Micro-electromechanical Systems)传感器和执行器难以满足飞行器恶劣的运行环境,因而以碳化硅、氮化铝等为代表的多种MEMS特种材料被不断研究和使用。概述这些特种材料的机电特性有利于缩小特种传感器研发的材料选择范围;而针对兼具机械和电学两方面应用的碳化硅、氮化铝和聚合物前驱体陶瓷开展微纳加工技术的综述,有利于全面了解这3种材料的成型成性关键工艺,进而揭示从航空特种材料到MEMS器件的加工技术发展规律,为普遍使用电信号的航空特种传感器的研发提供加工手段借鉴。

高校微纳加工超净实验室的运行管理

高校微纳加工超净实验室作为微机电系统研究的基础条件,对超净室洁净度的等级要求较高,为避免超净室内洁净度发生异常,并且保证超净室内配置的多种微纳加工仪器及其辅助仪器设备的高效运行,对超净室环境和仪器设备的使用进行有效的管理是非常重要的。结合兰州大学微纳加工超净室的经验,对其环境和仪器设备使用的运行管理经验进行了总结介绍,并且对微纳加工超净实验室中器件加工的工艺技术管理进行了探讨。

双光子微纳加工技术结合化学镀工艺制备三维金属微弹簧结构

利用飞秒激光双光子微纳加工技术与化学镀工艺制备了三维金属微弹簧结构。采用扫描电子显微镜(SEM)及选区电子能谱(EDS)对镀层进行了表征,当化学镀时间为15min时,所得到的镀层厚度约为130nm。对不同电镀时间下获得的镀层电阻率进行了测定,实验结果表明,当电镀时间为35min时得到的镀层电阻率约为80×10-9Ω·m,仅为银块体材料电阻率16×10-9Ω·m的5倍。利用这种方法,我们制备了总长度为28.75μm、周期为2.93μm的悬空金属弹簧结构,其中弹簧圈数为9圈,直径为6μm,弹簧线分辨率为1.17μm。文中所述的将双光子微纳加工技术与化学镀技术相结合的方法可以实现任意三维微金属结构与器件的制备,在微光学器件、微机电系统(MEMS)及微传感器等领域有着广泛的应用前景。

微纳加工中高精度环境温度控制系统的设计

统计表明,在微纳加工领域中,由于热变形引起的误差占总误差的40%~70%。已经成为制约微纳加工发展的主要因素之一。本系统采用基于PLC的增量式数字PID控制方法,实现对微纳加工控制过程中环境温度的高精度控制。利用LabVIEW软件编程灵活的特点,设计控制系统界面,通过RS485接口实现计算机对PLC的实时监控,保存测量数据,实时进行精度分析。经长时稳定试验,本系统可以实现±0.05℃/24 h的控制精度(24 h内温度波动不超过±0.05℃),满足高精度加工系统的温度控制需求。

软物质激光微纳加工技术

针对软物质的激光微纳加工技术,通过激光辅助机械注射和可控自组装来实现装配软物质微滴球体结构的目的,相较于传统的液滴微流控技术具有显著的优势.本文研究了激光能量、光束尺寸、曝光位置等激光参数对激光辅助机械注射的影响,得到了最佳的激光参数条件范围,发现过高的激光强度(如0.365 mW)可诱发液晶材料的对流而不注入子液滴.研究了表面活性剂浓度、液晶种类和相态等材料因素对注射机械力,以及注入子液滴尺寸的影响.证实表面活性剂浓度影响的实质是不同的离子浓度会改变相同升温条件下所形成的界面张力梯度值(注射机械力提高3.1倍);发现液晶的相态对激光注射没有影响,而液晶的种类会改变注入难度(弹性常数K值越高越难注入).此外,引入液晶微滴的拓扑相错线作为子液滴的自组装模板,分析了注入子液滴在拓扑相错线上的自组装动力学过程.软物质激光微纳加工技术可应用于光电子、生物医药等领域的三维球体结构的极端加工与应用开发.

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。

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。

基于光电化学刻蚀的GaN微纳加工研究

开发了自制可视化光电化学微纳加工装置,对三电极体系中GaN表面的光电化学刻蚀进行研究。在酸性电解液中,光生空穴迁移到GaN/电解液的表界面,使得GaN表面发生氧化刻蚀反应。通过倒置光学显微镜连接CCD相机实时采集样品在刻蚀过程中的动态图像,观察反应的进程。通过扫描电子显微镜(SEM)对刻蚀后GaN的表面进行了表征。研究结果表明,在0.5V的刻蚀电压下GaN表面形成了多孔纳米结构。