隨著電子信息時代的飛速發(fā)展,納米科技所衍生的應用在各個領域發(fā)揮著重要作用,如納米電子科技制造的納米芯片,納米生物技術產(chǎn)生的細胞識別,納米材料技術發(fā)現(xiàn)的高性能材料等。蘸水筆納米光刻(Dip-pen nanolithography,DPN)技術作為一種納米加工技術,因其便捷、高分辨率、應用范圍廣等優(yōu)勢為納米科技的進步提供了更多樣的發(fā)展前景。本文基于DPN技術利用金屬催化濕法刻蝕化學原理,探究了硅表面的微納結構加工方法。首先,分析了金屬催化刻蝕反應中的銀催化顆粒的還原反應機理以及金屬催化刻蝕的刻蝕反應機理;研究了DPN技術中液滴的分配過程,利用菲克第二定律擴散方程推導液滴半徑隨時間變化的擴散模型,利用Young-Laplace方程推導出探針與基底之間的水液面液橋力;此外建立了分子動力學仿真模型,對探針空載實驗和探針蘸取液滴實驗進行了模擬,為后續(xù)操作實驗提供理論指導。其次,搭建了納米級液滴分配系統(tǒng)。結合銀納米顆粒還原反應的要求,該系統(tǒng)包括探針微操作模塊、顯微視覺成像單元、運動控制位單元和信號處理模塊。同時,對搭建的系統(tǒng)進行了靜態(tài)分析,發(fā)現(xiàn)納米級液滴分配系統(tǒng)在開機25分鐘后達到穩(wěn)定;對系統(tǒng)進行了...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 納米加工的國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 傳統(tǒng)納米加工法
        1.2.2 納米壓印光刻技術
        1.2.3 邊緣印刷技術
        1.2.4 自裝配制造技術
        1.2.5 基于SPM的納米加工方法
        1.2.6 納米加工方法文獻綜述
    1.3 DPN技術的國內外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 DPN技術的簡介
        1.3.2 DPN技術的材料組合
        1.3.3 DPN技術的應用
    1.4 課題來源
    1.5 主要研究內容
第2章 刻蝕反應原理分析和分子動力學仿真
    2.1 引言
    2.2 銀催化刻蝕硅表面反應機理
        2.2.1 銀納米顆粒的制備
        2.2.2 銀納米顆粒催化刻蝕原理
    2.3 液滴擴散模型與液橋力分析
        2.3.1 液滴擴散模型
        2.3.2 液橋力分析
    2.4 分子動力學仿真
        2.4.1 LAMMPS軟件介紹
        2.4.2 探針空載受力實驗模擬
        2.4.3 探針蘸取液滴實驗模擬
    2.5 本章小結
第3章 納米級液滴分配系統(tǒng)搭建及控制
    3.1 引言
    3.2 納米級液滴分配系統(tǒng)的搭建
        3.2.1 探針微操作模塊
        3.2.2 顯微視覺成像模塊
        3.2.3 運動控制模塊
        3.2.4 信號處理模塊
    3.3 納米級液滴分配系統(tǒng)的測試
    3.4 本章小結
第4章 基于DPN的硅表面微納結構刻蝕實驗
    4.1 引言
    4.2 實驗準備
        4.2.1 實驗材料
        4.2.2 實驗儀器
    4.3 實驗步驟
        4.3.1 硅片標記與清洗
        4.3.2 硅片親水處理
        4.3.3 微米級液滴預分配
        4.3.4 納米級液滴分配
        4.3.5 銀納米顆粒催化刻蝕
    4.4 本章小結
結論
參考文獻
致謝



本文編號：3814129