“纳米制造”路线图强调了未来纳米表面制造的发展。问卷调查探寻了纳米表面制备所面临的机遇。调查中提出的问题旨在获取纳米表面特征的相关信息:这种纳米表面结构可以是形貌化、薄膜化的改良表面区域,也可以是具有相位调制或一定晶粒尺寸的涂层。这类结构构建于众多固体材料表面,如金属、陶瓷、玻璃、半导体和聚合物等。总结了调查结果与发现,并阐明了未来纳米表面制造的前景。纳米表面可产生自材料的消解、沉积、改性或形成过程。这导致制备出的纳米表面带有纳米尺度所特有的新的化学、物理和生物特性(比如催化作用、磁性质、电性质、光学性质或抗细菌性)。在纳米科学许多已有的和新兴的子领域中,表面工程已经实现了从基础科学向现实应用的转变,比如材料科学、光学、微电子学、动力工程学、传感系统和生物工程学等。在改进和简化生产过程方面,还需要做许多工作才能降低***纳米表面的生产成本。可重复性、尺寸形状的控制、均匀性以及结构的鲁棒性等,都是工业生产过程中必须要考虑的关键参数。干法刻蚀能够满足亚微米/纳米线宽制程技术的要求,且在微纳加工技术中被大量使用。湖北MEMS微纳加工实验室
通过在聚合物表面构造微纳米尺度结构及其阵列,可以得到聚合物微纳结构制件,不同种类的微纳结构赋予聚合物制件许多特殊的功能。如具有微槽流道的微流控生物芯片;具有微纳透镜阵列的光学元件,如导光板、偏光板等;具有仿生微结构的疏水薄膜以及具有高深宽比V槽结构的微结构换热器等。上述微结构制件在生物医学分析、药物开发、无痛给药、微反应过程、LCD显示器关键光学材料、高效换热等场合发挥了重要的作用。随着聚合物成型方法的不断成熟与发展,聚合物微结构器件的种类和应用范围也随之丰富与扩大。黑龙江半导体微纳加工工艺新一代微纳制造系统应满足的要求:能生产多种多样高度复杂的微纳产品。
仿生学是近年来发展起来的一门工程技术与生物科学相结合的交叉学科。仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理,并将这些原理移植于工程技术之中,试图在技术上模仿植物和动物在自然中的功能,发明性能优越的仪器、装置和机器,创造新技术。就聚合物仿生功能材料而言,在聚合物材料表面加工出不同形式的微纳结构就会赋予材料不同的性能。超疏水表面是指水滴在表面的接触角大于150°,同时滚动角小于10°的一种特殊表面。在过去的20年里,超疏水表面诱人的潜在应用价值已经引起了科学家们极大的兴趣。自然界中,荷叶表面是超疏水的典型象征,其表面的接触角高达160°。展示了荷叶的超疏水效果及其表面微观结构。荷叶表面的这种超疏水特性是由微米乳突和低表面能的蜡状晶体共同引起的。通过在聚合物材料表面构建类荷叶状的周期性微纳米结构可以获得具有优异超疏水性能的聚合物制品,可用于汽车后视镜等有防水防雾需求的场合。
微纳测试与表征技术是微纳加工技术的基础与前提,它包括在微纳器件的设计、制造和系统集成过程中,对各种参量进行微米/纳米检测的技术。微米测量主要服务于精密制造和微加工技术,目标是获得微米级测量精度,或表征微结构的几何、机械及力学特性;纳米测量则主要服务于材料工程和纳米科学,特别是纳米材料,目标是获得材料的结构、地貌和成分的信息。在半导体领域人们所关心的与尺寸测量有关的参数主要包括:特征尺寸或线宽、重合度、薄膜的厚度和表面的糙度等等。未来,微纳测试与表征技术正朝着从二维到三维、从表面到内部、从静态到动态、从单参量到多参量耦合、从封装前到封装后的方向发展。探索新的测量原理、测试方法和表征技术,发展微纳加工及制造实时在线测试方法和微纳器件质量快速检测系统已成为了微纳测试与表征的主要发展趋势。在硅材料刻蚀当中,硅针的刻蚀需要用到各向同性刻蚀,硅柱的刻蚀需要用到各项异性刻蚀。
在微纳加工过程中,薄膜的形成方法主要为物理沉积、化学沉积和混合方法沉积。蒸发沉积(热蒸发、电子束蒸发)和溅射沉积是典型的物理方法,主要用于沉积金属单质薄膜、合金薄膜、化合物等。热蒸发是在高真空下,利用电阻加热至材料的熔化温度,使其蒸发至基底表面形成薄膜,而电子束蒸发为使用电子束加热;磁控溅射在高真空,在电场的作用下,Ar气被电离为Ar离子高能量轰击靶材,使靶材发生溅射并沉积于基底;磁控溅射方法沉积的薄膜纯度高、致密性好,热蒸发主要用于沉积低熔点金属薄膜或者厚膜;化学气相沉积(CVD)是典型的化学方法而等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是物理与化学相结合的混合方法,CVD和PECVD主要用于生长氮化硅、氧化硅等介质膜。微纳加工设备主要有:光刻、刻蚀、成膜、离子注入、晶圆键合等。云南功率器件微纳加工公司
机械微加工是微纳制造中较方便,也较接近传统材料加工方式的微成型技术。湖北MEMS微纳加工实验室
21世纪,人们仍会不断追求条件更好且可负担的医疗保健服务、更高的生活品质和质量更好的日用消费品,并竭力应对由能源成本上涨和资源枯竭所带来的风险等“巨大挑战”。它们也是采用创新体系的商品扩大市场的推动力。微纳制造技术过去和现在一直都被认为在解决上述挑战方面大有用武之地。环境——采用更少的能源与原材料。从短期来看,微纳制造技术不会对环境和能源成本产生重大的影响。受到当前加工技术的限制,这些技术在早期的发展阶段往往会有较高的能源成本。与此同时,微纳制造一旦成熟,将会消耗更少的能源与资源,就此而言,微纳制造无疑是一项令人振奋的技术。例如,与去除边角料获得较终产品不同的是,微纳制造采用的积层法将会使得废料更少。随着创新型纳米制造技术的发展,现在对化石燃料的依存度已经开始下降了,二氧化碳的排放也随之降低,大气中氮氧化物和硫氧化物的浓度也减少了。湖北MEMS微纳加工实验室