【摘要】：納米加工是世界各工業(yè)大國近年來傾力發(fā)展的先進制造技術(shù),也是衡量一個國家制造水平和能力的標志性技術(shù)之一。采用無應(yīng)力的化學刻蝕對工件實現(xiàn)納米精度和尺度的加工,這是田昭武院士原創(chuàng)的約束刻蝕劑層技術(shù)(CELT)有別于其它納米加工技術(shù)的主要特點;最近我們進一步發(fā)展了以氧化還原水合凝膠聚合物超薄膜作為約束刻蝕劑層的方法,從而極大地降低對加工設(shè)備和工藝的要求,但該方法對膜的質(zhì)量要求較高,且膜內(nèi)的各種物理化學行為對加工質(zhì)量的影響及規(guī)律尚需弄清。本論文首先通過大量的工藝試驗,發(fā)展出了制備高質(zhì)氧化還原水合凝膠聚合物超薄膜的方法;并以高質(zhì)膜為基礎(chǔ),系統(tǒng)研究了采用電滲、微流控等方法改善膜內(nèi)物料平衡的可行性和加工效果,實現(xiàn)了對銅工件的大面積曲面和圖案化納米加工,達到采用宏觀的設(shè)備和工具實現(xiàn)大面積納米加工的目的。論文第三章主要研究了大面積(Φ50mm)高質(zhì)均一的氧化還原水合凝膠聚合物超薄膜([Ru(bpy)2(PVP)5Cl]Cl)的制備工藝。通過大量工藝試驗,優(yōu)化了氧化還原聚合物薄膜的旋涂條件,弄清了旋涂溶液中溶劑、組分比例、聚合物質(zhì)量分數(shù)、交聯(lián)劑濃度等多種因素,對氧化還原聚合物薄膜表面形貌的影響及規(guī)律。結(jié)果表明:(1)等離子體處理碳質(zhì)工具電極表面可改善電極表面的潤濕性和穩(wěn)定性;(2)在旋涂中使用難揮發(fā)溶劑,并且降低交聯(lián)劑濃度可以有效改善聚合物薄膜的表面形貌,減少聚合物膜表面的缺陷。制得了表面無缺陷、厚度可控的大面積氧化還原水合凝膠聚合物超薄膜。論文第四章主要研究了采用所制備出的高質(zhì)氧化還原水合凝膠聚合物超薄膜([Ru(bpy)2(PVP)5Cl]Cl),對不同的銅工件表面進行大面積(Φ50mm)曲面納米刻蝕加工。調(diào)查了超薄膜的電化學調(diào)控方法、外加的電滲和微流控系統(tǒng)對加工質(zhì)量的影響及規(guī)律。實驗結(jié)果表明:(1)采用低掃描速率(1mV·s-1)的循環(huán)伏安法調(diào)控超薄膜的氧化和還原,可通過電遷移的方式將刻蝕產(chǎn)物Cu2+移出膜外,使得膜對工件表面的刻蝕能以納米的精度持續(xù)進行,并最終獲得與工具電極表面形狀互補的結(jié)構(gòu);(2)采用電滲方法雖可實現(xiàn)物料的平衡,但所產(chǎn)生的雙電極(BipolarElectrode)現(xiàn)象使得工件表面發(fā)生自腐蝕;(3)采用微流控方式可有效地供給膜內(nèi)水分并移除刻蝕產(chǎn)物,加快刻蝕速率,并可使恒電位方法也可應(yīng)用于加工,提高了加工效率,例如:采用恒電位加工方法,當液流速率為1μ·min-1時,刻蝕速率可達125nm·h-1。在第五章,初步探索了采用循環(huán)伏安、恒電位等不同電化學手段,在銅工件表面進行微圖案的納米加工。實驗結(jié)果表明:在鍍銅工件表面可加工出與模板電極表面形狀一致圖案,但是加工出的圖案在z軸方向的特征不明顯,加工偏差值達到9.25%以上,原因在于加工過程中并存由刻蝕產(chǎn)物所形成的Cu2+/Cu+體系也可刻蝕銅工件表面,并且刻蝕過程中水的供給不足致使工件表面產(chǎn)生銅氧化物,影響了加工面質(zhì)量。
【學位授予單位】：廈門大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.2
【圖文】：

產(chǎn)業(yè)已經(jīng)對人類社會產(chǎn)生了深刻的變革｜１］。微納加工技術(shù)與傳統(tǒng)加工的區(qū)別是需要實現(xiàn)微米或納米級別的絕對加工精度，即加工單位為０．１邋１２１，而對Ｉ：件實施微納尺度的加丨：主要有減材加丨：、等材加Ｉ：和增材本方式。：ＪＩ、：中從傳統(tǒng)加「＿技術(shù)發(fā)展而來的減材微納加Ｉ：技術(shù)加Ｔ：種類成熟，應(yīng)用相對廣泛，是三種加工方式中最主要的加工途徑。逡逑微納加工技術(shù)類別逡逑械微細加工技術(shù)逡逑械微細加工技術(shù)主要有車削（Ｔｕｒｎｉｎｇ）、銑削（Ｍｉｌｌｉｎｇ）、鉆削（Ｄｒｉｌｌｉｎｇ（Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、研磨（Ｌａｐｐｉｎｇ）、拋光（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等方式。其中，車鉆削屬于切削加工（Ｃｕｔｔｉｎｇ），磨削、研磨和拋光屬于磨料加工。逡逑

去除作用來完成對工件的表面平坦化處理。化學機械拋光是目前唯一能實現(xiàn)全局逡逑平坦化的技術(shù)，是超大規(guī)模集成電路和半導(dǎo)體器件制造工藝中不可缺少的一環(huán)［５］，逡逑但是化學機械拋光存在損傷工件表面及殘留磨料污染腐蝕工件的問題（圖１．２）逡逑｜６］逡逑Ｏ逡逑■■■■逡逑圖１．２化學機械拋光在工件上造成的劃傷Ｗ逡逑２逡逑

將電子槍發(fā)射出的加速電子聚焦，形成能量密度極高的電子束沖擊材料，將電子逡逑的動能轉(zhuǎn)化為熱能，使局部材料溫度快速升高而發(fā)生熔化及氣化來完成材料的去逡逑除［７］（圖１．３邋）�？刂齐娮邮芰棵芏鹊拇笮『妥⑷霑r間，可以完成如電子束焊接、逡逑打孔切割、局部熔解等不同加工目的［４］。逡逑Ｈｔｇｈ邋ｖｏｌｔａｇｅ邋＿邋ｇ邋｜邐Ｃｊ逡逑ｓｕｐｐｌｙ邋ｔｏ邋ｃａｔｈｏｄｅ邐＾邋ｐ邋廠邋邐？邋Ｃａｔｈｃｘｌｅ邋ｃａｒｔｒＫｌｇｅ逡逑Ｉ邋ｉＭｊ邐邐？邋ｂｉａｓ邋ｇｒｉｄ逡逑ｊｐ３ｎｏｄｅ逡逑ｔｌ邋邐邐＞邋ｖ？ｉｃｕｕｒ＊邋ｔｈｒｏｔｔｌｅ邋ｖａｌｖｅ逡逑Ｐｏｒｔ邋ｆｏｒ邋ｖａｃｕｕｍ邋？邐邋｜ｌ邋ｊ邋｜邋Ｖ．邐－邋ｐｏｒｔ邋ｆｏｒ邋ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ邋ｐｕｍｐ逡逑９琴邐篇二’邋；－邋？邋ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｔｅｎｓ逡逑【、普ｉ說邋１邐＼邋Ｘ邋ｆ邐＇＊■邋ｌ？0ｈｔｉｎｇ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｆｏｒ逡逑ｔｅｌｅｓｃｏｐｅ邋ｆｏｒ邋－——ｊ邋ＪｌＴ邐ａＳｇｎｍｅｍ逡逑ａｌｉｇｎｍｅｎｔ邐ｉ逡逑Ｎ邐＊邋ａｐｅｒｔｕｒｅ逡逑ＩＸＩ邋Ｉ邐—邐＊■邋ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ逡逑邐邐ｃｏｉｌｓ逡逑邐？邋ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ逡逑■邋．．邐ｃｏｉｌｓ逡逑Ｉ逡逑圖１．３聚焦電子束加工系統(tǒng)圖解［８］逡逑電子束加工中電子束的束斑大小是可以調(diào)控的，目前實現(xiàn)的最小束斑直徑己逡逑經(jīng)達到１０ｎｍ以下［８］，因此其加工過程可控性好，可以實現(xiàn)納米尺度的加工精度逡逑［９】。電子束加工中束流的能量極高，功率密度可以達到ｉ0９邋Ｗ／ｃｍ２，因此材料會逡逑被瞬時蒸發(fā)

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 祖延兵,謝雷,羅瑾,毛秉偉,田昭武;電化學微/納加工分辨率的影響因素及對策[J];物理化學學報;1997年11期

本文編號：2804083