微纳制造技术一般是指微米、纳米级的材料、设计、制造、测量控制和产品的研发、加工、制造以及应用技术。微纳制造技术是继IT、生物技术之后,21世纪较具发展潜力的研究领域和新兴产业之一。微纳制造技术较早是由加工精度研究的角度延伸出来的。伴随着科技进步和制造业的快速发展,人们对加工精度的要求越来越高,传统加工方式的加工精度越来越难以满足诸多领域的应用和研究需求。这一需求促使人们投入到更高精度加工技术的研发上。从较初的毫米级(10-3m)到微米级(10-6m)和纳米级(10-9m),人类的制造水平逐步由宏观尺度向微观尺度迈进,“微纳制造技术”的概念也应运而生。在我国,微纳制造技术同样是重点发展方向之一。佛山石墨烯微纳加工
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。南京高精度微纳加工高精度的微细结构通过控制聚焦电子束(光束)移动书写图案进行曝光。
微纳加工:干法刻蚀VS湿法刻蚀!刻蚀工艺:用化学或物理方法有选择性地从某一材料表面去除不需要那部分的过程,获得目标图形。在半导体制造中有两种基本的刻蚀工艺:干法刻蚀和湿法刻蚀。干法刻蚀的刻蚀剂是等离子体,是利用等离子体和表面薄膜反应,形成挥发性物质,或直接轰击薄膜表面使之被刻蚀的工艺。特点:能实现各向异性刻蚀,从而保证细小图形转移后的保真性。缺点:造价高。湿法刻蚀是通过化学刻蚀液和被刻蚀物质之间的化学反应将被刻蚀物质剥离下来的方法。大多数湿法刻蚀是不容易控制的各向同性刻蚀。特点:适应性强,表面均匀性好、对硅片损伤少,几乎适用于所有的金属、玻璃、塑料等材料。缺点:图形刻蚀保真想过不理想,刻蚀图形的小线难以掌控。
在微电子与光电子集成中,薄膜的形成方法主要有两大类,及沉积和外延生长。沉积技术分为物理沉积、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;化学气相沉积是典型的化学方法;等离子体增强化学气相沉积是物理与化学方法相结合的混合方法。薄膜沉积过程,通常生成的是非晶膜和多晶膜,沉积部位和晶态结构都是随机的,而没有固定的晶态结构。外延生长实质上是材料科学的薄膜加工方法,其含义是:在一个单晶的衬底上,定向地生长出与基底晶态结构相同或相似的晶态薄层。其他薄膜成膜方法,如电化学沉积、脉冲激光沉积法、溶胶凝胶法、自组装法等,也都广用于微纳制作工艺中。不同的表面微纳结构可以呈现出相应的功能,随着科技的发展,不同功能的微纳结构及器件将会得到更多的应用。目前表面功能微纳结构及器件,诸如超材料、超表面等充满“神奇”力量的结构或器件,的发展仍受到微纳加工技术的限制。因此,研究功能微纳结构及器件需要从微纳结构的加工技术方面进行广深入的研究,提高微纳加工技术的加工能力和效率是未来微纳结构及器件研究的重点方向。微纳制造技术是由零件构成的部件或系统的设计、加工、组装、集成与应用技术。
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。微纳加工技术对现代的生活、生产产生了巨大的促进作用,并催生了一批新兴产业。佛山石墨烯微纳加工
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。佛山石墨烯微纳加工
无论是大批量还是小规模生产定制产品,都需要开发新一代的模块化、知识密集的、可升级的和可快速配置的生产系统。而这将用到那些新近涌现出来的微纳技术研究成果以及新的工业生产理论体系。给出了微纳制造系统与平台的发展前景。未来几年微纳制造系统和平台的发展前景包括以下几个方面:(1)微纳制造系统的设计、建模和仿真;(2)智能的、可升级的和适应性强的微纳制造系统(工艺、设备和工具集成);(3)新型灵活的、模块化的和网络化的系统结构,以构筑基于制造的知识。佛山石墨烯微纳加工