硅尖与高质量碳纳米管混合物的场发射性能

以金镍复合膜为催化剂,运用等离子体增强的热丝化学气相沉积法制备了一种硅尖和高质量定向碳纳米管的混合物。为制备这种混合物,实验中96%的高浓度氢气和相对高的生长压力被使用。改变生长压力时,不同的产物———混合物、纯碳纳米管和纯硅尖可分别被得到。在1.1×10-6Pa的高真空下,不同产物的场发射性能分别被测试,结果显示,混合物具有优异的场发射性能———低的阈值电场,高的电流密度和稳定的发射电流。其场发射性能优异的原因可主要归结为混合物中碳纳米管合适的密度分布及高质量碳纳米管的出现。文中对混合物的形成原因也作了详细的讨论。

用于超高密度存储的硅基纳机电探针阵列器件研制

本文研制一种用于超高密度数据存储的硅基纳机电探针阵列器件.简要介绍了器件结构及其工作原理,并通过理论计算和有限元模拟相结合的方法实现器件的结构设计.并运用先进的微纳加工工艺技术制造出相应的器件,具体包括:先进的纳米硅尖制造技术、高电隔离性的加热电阻制作技术及其纳机电探针上加热电阻与压阻传感器集成技术等.室温下,测得该器件加热电阻器的阻值为(500～600) Ω,压阻传感器的阻值为(6～8) KΩ,在2×10-7 N预力作用于针尖处时,悬臂梁上的压阻器件灵敏度(电阻相对变化)达到了3.12×10-4,满足纳米数据坑读出对于灵敏度要求;纳米针尖曲率半径小于40 nm,满足器件高密度存储对于硅尖要求.建立一套适用于该纳机电探针的电热理论模型,利用该模型计算的结果与器件电热测试结果相吻合.

压电微悬臂梁探针的制作工艺研究

为实现压电探针在纳米器件表征和加工领域的应用,设计并制作了一种压电微悬臂梁探针.采用各向异性湿法腐蚀的方法得到纳米级硅针尖,用局部压电层方法解决了压电微悬臂梁探针制作过程中探针、压电薄膜和微悬臂梁之间的工艺兼容性问题.使用微力传感器测试平台对尺寸为450μm×70μm的压电悬臂梁探针进行测试,结果表明,这种尺寸的压电悬臂梁探针的弹性常数为21.17N/m,与理论计算值相符.通过对压电探针的设计制作,总结了湿法腐蚀-干法刻蚀等工艺的结合方案,为压电探针的广泛应用奠定了基础.