微模具重复利用的高深宽比铜微结构微电铸复制技术

针对紫外线光刻、电铸成型和注塑(UV-LIGA)工艺的去胶难题,提出了一种以脱模代替去胶的改良工艺,用于批量制造高深宽比铜微结构。该工艺以可重复利用的硅橡胶软模具代替传统的SU-8光刻微模具,采用硅通孔(TSV)镀铜技术进行微电铸填充,然后通过直接脱模实现金属微结构的完全释放,既解决了去胶难题,又能够解决高深宽比微模具电铸因侧壁金属化导致的空洞包夹问题,同时可以大幅降低成套工艺成本。仿真和实验结果显示,热处理可以改善脱模效果,显著降低脱模损伤,支持微模具重复利用。采用初步优化的改良工艺已成功实现深宽比约3∶1的铜微结构的高精度复制。

纳米压印技术中模板表面的气相法抗粘连修饰

研究了采用全氟四氢辛基硅烷(F13-TCS)对纳米压印技术中所用SiO2模板进行表面修饰的情况,分析了用气相法在SiO2模板表面形成F13-TCS单分子膜的形成过程及化学机理,并用X射线光电子能谱仪(XPS)和视频光学接触角测试仪对模板修饰表面的元素成分、价态和表面能进行了测试表征,用原子力显微镜(AFM)对压印过程中的模板结构及模板复制结构进行了对比分析.结果表明,通过F13-TCS对SiO2模板的表面修饰,可以大大降低模板与压印聚合物层之间的相互作用力,在纳米压印过程中实现结构较好的转移、复制.

低温纳米压印技术制备微纳图案的研究

纳米压印需要将聚合物加热到它的玻璃化温度以上,然后用印章压印使其复制印章图案。采用低玻璃化温度的SU-8 2000.1和Hybrane胶体转移图案,能够在低温、甚至室温下实现微纳图案的转移。采用的印章制备方法是聚焦离子束(FIB)直接在衬底上制备图案,从而避免了传统工艺中效率较慢的电子束加工和取消了反应离子刻蚀步骤;并且采用FIB方法可同时在衬底上制备微米、纳米尺度的图案。实验结果表明用FIB方法可以得到比较均匀致密的微纳米图案印章,经过低温纳米压印后可成功地实现微纳图案的复制。

一种非硅微加工技术制作的电热微驱动器

介绍了一种由非硅微加工技术制作的电热微驱动器。基于双金属效应,采用聚合物SU—8胶和金属镍作为功能材料和结构材料,铜为牺牲层材料制作电热微驱动器。利用ANSYS有限元分析软件进行仿真,模拟驱动位移随加热时间的变化关系,并由此得出驱动力的大小,比较结果后确定结构参数。再通过光刻、掩模电镀和牺牲层刻蚀等工艺,加工制作出了电热微驱动器样品,并对样品进行了观测和分析。

MEMS中永磁材料的微细加工技术研究进展

概述了永磁材料在微机电系统(MEMS)中集成制造方法的研究进展,总结了当前用于制造永磁薄膜的电沉积、溅射、脉冲激光沉积(PLD)和粘结磁体微图形化等4种主要加工技术的优缺点和研究现状,并对未来的发展方向提出了一些观点。

镍基碳纳米管复合薄膜的电沉积技术

本文选用多壁碳纳米管作为增强相材料,采用超声复合空气搅拌及复合电沉积技术,制备了碳管分散均匀,镀层表面平整的连续镍基碳纳米管复合薄膜。经扫描电子显微镜(SEM)观察,超声复合空气搅拌可以有效改善镀层中碳纳米管的分散性和镀层表面平整性。通过选择合适的电流密度和镀液中碳纳米管含量可以调整镀层中碳纳米管的复合量,并同时保持镀层的平整性和镀层中碳纳米管的分散性。在实验测定的几组数据中,当碳管量为6~8g/L,电流密度为5A/dm2,分散剂加入量为6ml^8ml/L,超声复合空气搅拌时,得到表面平整,碳纳米管分散良好的连续致密镀层。用碳硫分析仪测得碳纳米管复合量可达5.7%(体积百分比)。

基于阳极键合干法刻蚀技术的MEMS隧道加速度计的加工及测试(英文)

提出了一种基于北京大学硅玻璃键合深刻蚀释放工艺的扩展工艺 ,用来加工微型隧道加速度计 .采用HP4 14 5 B半导体分析仪在大气环境下对所加工的器件进行了开环测试 ,验证了隧道电流的存在以及隧道间隙与隧道电流之间的指数关系 .实验结果外推出的隧道势垒的范围为 1.182～ 2 .177e V.大部分器件的开启电压在 14～16 V之间 .在 - 1,0和 +1g三种状态下对开启电压分别进行了测试 ,得到加速度计的灵敏度约为 87m V/g.

FIB加工的三维单晶硅纳米螺旋的机械特性

利用聚焦离子束（focused-ion-beam，FIB）刻蚀在纳米厚的单晶硅悬臂梁表面来制备三维纳米螺旋．单端固支的悬臂梁在FIB刻蚀引入的应力下卷曲，通过控制FIB应力引入的角度和间距，可制备出螺径在540～840nm、螺距在1780～2160nm间的系列三维纳米螺旋．利用原子力显微镜对纳米螺旋的机械特性进行了测量与研究．实验测得退火前与退火后的螺旋的横向弯曲弹性系数分别为40．74N／m和16．45N／m，而与之比较的单端悬臂梁的横向弯曲弹性系数在退火前后没有明显的变化．此外，在环境扫描显微镜中进行了螺旋的机构稳定性研究，实验发现FIB刻蚀制备的螺旋结构的稳定性很好．

适用于微加工工艺的纳米多孔铜制备方法

主要研究了一种适用于微加工工艺的纳米多孔铜（NPC）制备方法。采用酸性柠檬酸铜锌电镀体系制备出Cu68Zn32前驱合金，通过改变前驱合金在盐酸中去合金的时间可以对NPC的微观形貌及孔径分布进行有效控制。研究结果表明，在0．05mol／L的盐酸中腐蚀6h后制备的NPC孔径为80～120nm，而系带尺寸为20～40nm，利用BET法测得其比表面积为8．12m2／g。另外，应用微加工工艺制备出边长为50μm方形微阵列，验证了该NPC制备工艺与微加工工艺有较好的兼容性，为NPC的图形化与集成制造提供一种有效的工艺方案。

金纳米粒子作掩模的硅纳米柱阵列的加工

利用自组装的方法在硅基片表面形成一层均匀的金纳米粒子掩模,分析了偶联剂对自组装的影响,以金纳米粒子作掩模进行反应离子刻蚀,研究了刻蚀时间对硅纳米柱阵列的影响,提供了一种简单、便宜并且有效的在硅基底上大面积形成纳米柱阵列的纳米加工方法。实验中发现,超过一定刻蚀时间时,有过刻蚀现象发生,在120 s刻蚀时间下,得到了直径小于20 nm,深宽比高达10∶1以上规则、致密、大面积分布的硅纳米柱或硅纳米锥状结构。

用于特殊环境的薄膜应变计的制备与表征

使用磁控溅射制备了卡玛合金薄膜应变计,研究了退火温度对薄膜微观结构的影响,测试了薄膜的电学性能以及压阻响应特性,并进行了环境实验。结果表明,随着退火温度升高,薄膜的电阻率逐渐下降,电阻温度系数则逐渐升高,在室温下有最小的电阻温度系数(TCR),约为59.9×10^(-6)/℃,经过200℃退火处理的薄膜应变计的应变灵敏度系数(GF)为2.2,TCR为64.4×10^(-6)/℃。经历温湿循环、盐雾、霉菌试验后,薄膜的压阻特性变化不大,能耐受海洋特殊环境。

静电悬浮转子微陀螺及其关键技术

静电悬浮转子微陀螺具有比振动式微陀螺精度高的潜在优点,并可同时测量二轴角速度和三轴线加速度。介绍了静电悬浮转子微陀螺的研究现状。对该静电悬浮转子微陀螺/加速度计的工作原理、特点进行了分析,并对实现高精度静电悬浮转子微陀螺/加速度计的关键技术如静电稳定悬浮、微位移检测控制、静电恒速旋转驱动、微机械加工和真空封装技术等进行了探讨。指出这一新颖MEMS陀螺是高精度多轴集成微惯性传感器技术发展的一个重要方向,具有广阔的应用前景和较大的发展潜力。

核/壳型CdTe@SiO_2荧光纳米复合粒子的制备与表征

利用反相微乳法,以巯基乙酸修饰的水溶性CdTe量子点为核,包覆SiO2,制备得到核壳型CdTe@SiO2荧光纳米复合粒子.用紫外-可见(UV-vis)分光光度计,荧光(PL)分光光度计,红外(FT-IR)光谱仪,透射电子显微镜(TEM)等分析测试手段,对得到的荧光纳米复合粒子的性能进行表征,结果表明:得到的CdTe@SiO2纳米复合粒子是核壳型结构,由SiO2壳层包覆多个量子点,其大小均匀,水溶性好,有效地提高了量子点的稳定性,大大增强了其抗光漂白性能,为该材料的进一步生物应用打下了良好的基础.

平面线圈型MEMS微电磁驱动器的理论分析与实验研究

介绍了一种平面线圈型电磁驱动的MEMS微驱动器,基于分段磁路的网络方程法,针对微电磁驱动器所采用的平面线圈的结构特点,比较了考虑磁动势的分布效应和传统的集总处理两种方法所建立的平面线圈微驱动器的非线性磁路模型.实验结果表明考虑线圈绕组半径不同而产生的分布效应可以为平面线圈型微驱动器建立可靠的模型,便于定量分析微驱动器结构物理参数对于磁通分布和电磁力的影响,从而为进一步优化设计该微电磁驱动器提供了理论分析依据.

单分散Fe_3O_4纳米粒子的合成、表征及其自组装

采用高温有机前驱体分解法,以Fe(acac)3为前驱体制备出单分散性较好的Fe3O4纳米粒子,粒径为(6.4±0.90)nm。利用TEM、XRD、HPPS、FTIR等手段对粒子的形貌及性质进行了研究,证实得到的是Fe3O4单晶,粒子表层的铁原子通过共价键和油酸分子中—COO的两个氧原子结合在一起。通过对自组装过程的初步研究表明随磁性纳米粒子浓度的增加,粒子排布逐渐由零星的无规排列变为规整的单层和多层有序结构。

锌基碳纳米管复合材料的界面特性及增强机理

通过复合电沉积技术制备了锌基碳纳米管复合薄膜。其中,碳纳米管表面的锌沉积层平滑连续,无明显界面缺陷,与其它金属基碳纳米管复合材料相比,这种独特的界面形貌是值得注意的。在对材料变形区的观察中发现,在薄膜变形的过程中,适中的结合强度将允许碳纳米管与基体发生界面脱黏,碳纳米管被拔出基体后桥联在裂纹中。虽然界面结合受到损伤,但是仍然可以有效地传递应力。当裂纹继续扩展,碳纳米管石墨片层开裂,直至完全断裂。同时,这些桥连在裂纹中的碳纳米管趋向于向垂直于裂纹的方向滑移,它们在基体中移动时会对基体造成一定程度的损伤。这些过程都将消耗大量的破断能,从而起到对基体的增强效果。锌基碳纳米管复合薄膜的平均硬度由HV178.3上升至HV493.5。

基于MEMS技术的一种新型可变形反射镜

给出基于硅微加工技术的一种新型可变形反射镜的设计和加工方法 ,并且通过工艺流片制造出有效反射面积为 30 m m× 30 mm,拥有 4 9个静电驱动单元的可变形反射镜 .测试得到的镜面变形 -电压数据显示其与模拟结果具有很好的一致性 .

SU-8胶模去除技术

对各种去胶技术的原理、优缺点及其适用场合进行了综述,并结合本实验室的电铸Ni结构去胶试验,对强碱熔盐浴氧化、强酸氧化等经济有效的去胶方法进行了有益发展。最后介绍了SU-8辅助去胶技术,如辅助剥离牺牲层技术、辅助电铸结构抵抗去胶剥落的桩基形成技术。提出了一种与多层互连电路微制造兼容的金属桩基形成技术,并采用强酸氧化去胶方法在制作有互联电路及薄膜电极的基片上成功地集成了200μm厚的Ni结构。

5-FU变形脂质体工艺的改进及其体外透瘢痕的实验研究

目的通过改进5-氟尿嘧啶(5-FU)变形脂质体的工艺,提高其包封率,探索体外渗透治疗瘢痕的有效方法。方法采用薄膜水化法制备5-FU变形脂质体,利用正交实验探索最佳工艺,检测脂质体的形态、粒径分布、包封率等特性。采用改良Franz扩散池,将改进的5-FU变形脂质体进行体外透瘢痕实验后,行瘢痕切片制备和荧光观察。结果各因素对包封率影响大小的顺序:去氧胆酸钠>5-FU>卵磷脂>超声时间>乳化时间,制备的脂质体为圆球形,粒径均匀,平均粒径为(90±5)nm,包封率达82.14%。体外透瘢痕实验5-FU累积透过量低于5%,滞留于瘢痕内的5-FU累积量高达45%,主要集中在瘢痕的表皮层和真皮浅层。结论改进后的5-FU变形脂质体,其包封率较高、粒径较小且均匀,能渗透到瘢痕的表皮层和真皮浅层。

基于纳米晶PZT/石英的压电生物质量传感器研究

制作了一种新型的基于纳米晶PZT／石英的压电生物质量传感器。采用了溶胶-凝胶法在石英晶体表面制备了纳米晶PZT薄膜，形成PZrr／石英结构的敏感单元。研究了纳米晶PZT在石英基体上的微观结构、表面形貌；探讨了纳米晶PZT／石英作为敏感单元在细胞检测中的作用。实验结果表明：PZT薄膜的晶粒大小为20-30nm，沿〈101）晶向择优生长，并且，薄膜表面平整，结构致密。纳米晶PZT／石英结构的敏感单元使生物细胞传感器的灵敏度得到了提高。