金刚石磨粒纳米加工单晶碳化硅非连续表面机理研究

建立金刚石磨料纳米加工单晶碳化硅衬底的分子动力学模型,从矢量位移、切削力、晶体结构相变及缺陷等方面研究划痕对原子去除过程的影响以及划痕壁面的材料去除机理。结果表明:划痕区域原子的去除方法主要是剪切和挤压。划痕入口区壁面变形为弹性和塑性混合变形,划痕出口区壁面变形主要为塑性变形,增加纳米加工深度能够提高原子的去除量。衬底表面存在的划痕使纳米加工过程中的切向和法向切削力均降低,最大差值分别为300和600 nN,划痕区域原子的缺失是切向力下降的主要原因。磨粒的剪切挤压作用使碳化硅原子的晶体结构发生了非晶转化,产生了大量不具有完整晶格的原子,并且衬底表层的原子与临近的原子成键,形成稳定的结构。衬底温度受影响的区域主要集中在磨粒的下方,并向衬底的深处传递,在2、5和8?纳米加工深度下衬底温度之间的差值约为100 K。

纳米加工技术的研究进展

纳米技术的核心是纳米加工技术。文章阐述了纳米加工技术的研究现状、应用和前景展望。希望对纳米加工技术有所了解。

电化学微/纳米加工技术

介绍电化学微/纳米加工技术,特别是厦门大学电化学微/纳米加工课题组建立起来的约束刻蚀剂层技术,旨在让广大师生了解这一特种加工技术,共同促进我国电化学微/纳米加工技术的研究及产业化进程。

纳米加工及纳构件力学特性的分子动力学模拟

利用分子动力学在原子尺度模拟了单晶Cu(111)面纳构件的纳米加工过程和加工后纳构件的拉伸过程,分析了纳刻划过程的缺陷行为及加工缺陷对纳构件力学特性的影响.结果表明:在纳刻划过程中,在针尖的前方和下方形成加工变形区;当刻划深度较浅时,位错仅在表面与亚表面繁殖;随着刻划深度的增加,加工后残留的缺陷数量增加,纳构件的有序度及首次屈服应力下降;加工后的纳构件内部,尤其在针尖退出处有较高的残余应力.对加工后的纳构件施加拉伸载荷,由于存在残留加工缺陷和较高残余应力,其应力-应变曲线在弹性上升阶段有局部下降;在塑性阶段,由于位错繁殖及位错塞积和中间部分原子的迁移重构使应力-应变曲线呈锯齿状逐渐下降.纳构件断裂失效前表现为单原子相连的纳链.纳构件的有序度随着刻划深度的增加而下降.在应变为0.8处,刻划较浅的纳构件的有序度较首次屈服处的有序度略好.

基于原子力显微镜的PMMA飞秒激光纳米加工

介绍了一种基于原子力显微镜(AFM)的激光近场增强纳米加工方法。探讨了作为主要影响因素的激光场增强效应,用时域有限差分法对AFM探针下光场的空间分布进行了数值分析。研究了飞秒激光入射到AFM探针的PMMA材料的图形化,在PMMA材料表面加工了不同宽度的线条和字母。利用AFM对所得纳米图形进行了原位测试。在激光参数未经优化的情况下,其线宽可达100nm,超过了实验室飞秒激光远场加工的分辨能力(200nm)。

单晶Cu纳米加工机理及其热效应的分子动力学模拟

基于大规模并行算法建立了单晶Cu纳米加工新型三维分子动力学仿真模型,采用Tersoff势、嵌入原子势(embeddedatom method,EAM)和Morse势分别描述刀具原子之间、工件原子之间和工件与刀具原子之间的相互作用.研究了纳米加工过程中系统的温度分布及其热效应的影响,从位错和温度的角度对切屑形成过程和纳米加工表面的形成机理进行了分析.模拟结果表明:位错的扩展方向和切屑的堆积方向均沿着与切削方向成45°方向(〈110〉晶向)运动;系统的温度分布呈同心形,切屑处温度最高,同时在金刚石刀具中存在较大的温度梯度;随着系统温度升高,工件材料具有热软化效应;切削速度和切削刃钝圆半径对系统的温度分布影响很大.

基于SPM的纳米加工技术研究进展

扫描探针显微镜(SPM)使人们不仅可以观察到物质表面的微观形貌,还可以在微纳米尺度上对样品表面进行加工,这种方法有可能成为未来微纳米器件的主要制作方法,成为推动人类科学和技术发展的新动力。主要介绍基于SPM的三种纳米加工方法:单原子操纵法、阳极氧化法和机械刻蚀法。详细阐述了各自的原理、特点及发展状况,并指出阳极氧化法是目前最有可能应用在实际生产制造中的加工方法,而机械刻蚀法则不仅可以作为纳米加工的手段,还可以应用于纳米加工机理方面的研究。

基于原子力显微镜的纳米加工研究

以原子力显微镜(AFM)作为加工工具对单晶硅进行了基于金刚石针尖的纳米加工试验，运用不同的方法对纳米加工区域的特性、材料在不同垂直载荷下的去除机理及切屑形成特征进行了系统的研究和分析，提出了一种在纳米尺度下研究加工机理的新方法。在此基础上，应用有限元法对AFM纳米加工中存在于金刚石针尖和被加工材料之间的接触作用机制进行了计算仿真。

基于AFM纳米加工机理和方法的研究进展

作者介绍了近期基于AFM纳米加工方法的最新研究进展 ,探讨了AFM纳米加工过程中的机理 ,重点分析了利用AFM针尖诱导表面氧化 ,针尖诱导表面改性 ,纳米刻蚀加工 ,纳米化学反应 ,单分子、单原子操纵及纳米结构组装等 6种基于AFM的纳米加工方法 ,为今后纳米信息产品的研究和开发奠定了基础 纳米加工技术是一门综合性的交叉学科 ,研究内容涉及到物理学、化学、生物学、材料学以及机械学等许多方面 ,文中不仅指出了现阶段研究中存在的问题 。

对超精密加工及纳米加工环境的分析

介绍了超精密加工技术概要 ,对超精密加工以及纳米加工的支撑环境进行了归纳 ,并分别阐述了支撑环境中温度、湿度、洁净度及振动几个环境因素 。

纳米加工过程中金刚石刀具磨损研究的新进展

总结和分析了近几年来国内纳米加工过程中金刚石刀具磨损的研究方法,简要阐述了分子动力学模拟的基本原理及其应用情况,评述了分子动力学等模拟方法在金刚石刀具的热及化学磨损等方面的最新研究进展,指出了目前研究过程中存在的一些问题,以及今后研究中值得注意的几个发展方向.

纳米加工中的光驻波场研究

介绍了纳米加工中的光驻波场 ,分别对单反射面和双反射面形成的驻波进行了分析 ,并对不同区域的光强分布进行了理论推导。最后对如何形成高质量的光驻波场进行了探讨。

压电陶瓷扫描管在纳米加工中的应用

用一圆筒形压电陶瓷作三维微位移器，控制扫描隧道显微镜金属探针，利用场蒸发原理，实现了纳米加工。用Ａｕ、Ｃｕ和Ｎｉ等金属针尖在金表面制作了纳米尺寸的图案、汉字，其中组成这些图案和汉字的每个原子堆的直径约１０～４０ｎｍ。实验表现出非常好的可控性、重复性和稳定性。

利用AFM在不同加工参数下实现纳米加工

利用扫描探针显微镜(SPM)进行电场诱导氧化加工的方法可应用于半导体微型器件和纳米电子器件的加工制作.文中研究了原子力显微镜(AFM)电场诱导氧化理论以及一些加工参数(偏置电压和加工速度)对加工结构尺寸的影响,并提出了阈值电压的概念.通过实验得出了偏压越大,加工线尺寸越大的结论,并指出随着加工速度的增大,加工线宽和线高都减小,且加工线高度和加工速度近似呈负对数关系.实验是在H钝化的Si表面上进行的.

化学气相沉积SiC材料超光滑表面纳米加工

利用传统光学加工方法,采用陶瓷磨盘和金刚石微粉对国产化学气相沉积(CVD)SiC进行了粗磨、细磨加工;然后,利用颗粒直径从4μm到1μm的金刚石研磨膏逐级进行抛光,发现SiC表面存在纳米级划痕;最后,改用颗粒直径为20 nm氧化铝纳米颗粒的碱性水溶液进行抛光,表面粗糙度达到0.6 nm(RMS),表面纳米级划痕得到很好改善,获得了较高表面质量的超光滑表面。

基于微/纳米加工技术的微型电化学免疫传感器研究

生物传感器的研制越来越趋向于微型化、集成化、智能化以及无创伤的方向发展.研制基于微/纳米加工技术的电化学免疫传感器顺应了这一趋势,利用微电子机械系统(MEMS)技术在硅基芯片上制备微型三电极系统和SU-8微型池,并采用自组装单层膜和纳米金修饰微型电极表面用于抗体的固定化,研制出新型的电化学免疫传感器.研究表明,这种微型电化学免疫传感器易于实现批量生产,便于集成,检测过程只需要少量的样品,大大降低有毒试剂的消耗,减少环境污染,同时具有分析成本低,响应时间快,检测下限低和适用于现场快速检测等优点.

扫描探针显微镜在纳米加工中的应用

扫描探针显微镜不仅能对材料表面形貌进行原子级观测 ,还能够对单个的分子、原子及纳米粒子进行操纵。本文综述了扫描探针显微镜在纳米加工中对自组装单层膜的扫描探针刻蚀以及“蘸写笔”

基于辛算法的纳米加工过程的分子动力学仿真研究

近年来,从统计物理学中衍生出来的分子动力学仿真技术(Moleculardynamicssimulation,MDS)做为一种描述微观现象的有效方法,得到人们越来越广泛的重视,并成功应用于包括纳米加工技术在内的许多微观研究领域。随着分子动力学仿真技术的日益成熟,作为提高其计算精度及效率基础的仿真算法的研究也日益引起人们的关注。在运算周期很长的分子动力学仿真研究中,实践证明辛算法(Symplecticalgorithm)是一种高精度的收敛算法。以一维谐振摆为例,分析比较了几种辛算法和非辛算法的优劣,并进行了纳米加工的分子动力学仿真,从中可以看出辛算法有效地控制了动力学计算的误差积累,保证了计算精度。

STM纳米加工技术进展

ＳＴＭ（扫描隧道显微镜）作为一种新型的纳米加工工具，在微电子制造，量子、分子器件的制作以及在原子分子尺度内的操作与构建等方面有极大的应用潜力。本文对ＳＴＭ纳米加工方法进行了初步分类，简略介绍了其一般工作原理及发展状况，讨论了其未来的应用前景。

纳米加工和纳米电子器件

介绍了电子束曝光技术、EUV光刻技术和X射线光刻技术的进展;对各种纳米电子器件如单电子器件、共振隧穿器件和分子电子器件的研究现状及面临的主要挑战进行了讨论。