今天，隨著微機電系統(tǒng)（MEMS）的迅速發(fā)展，微型化、集成化、智能化已成為科學技術中最為重要的發(fā)展趨勢。微系統(tǒng)將成為21世紀最具挑戰(zhàn)性的科學技術領域之一，它將使人類認識世界、改造世界的能力產生巨大的突破。近年來，利用電化學加工方法進行微納米尺度加工作為新興的高新技術，已成為令人矚目的極具潛力的技術進步之一。電化學微細加工方法因其具有適用材料范圍廣、加工無應力、表面質量高、環(huán)境要求低、分辨率高以及加工成本低等優(yōu)勢，在加工復雜三維微納結構中具有巨大的潛力。約束刻蝕劑層技術（CELT），于1992年由田昭武院士首次提出，是一種新型微納米結構加工方法，能同時具備許多傳統(tǒng)微納加工技術所無法達到的綜合優(yōu)勢：（1）加工分辨率能達到微納米尺度；（2）能復制加工真正的復雜三維微結構；（3）可實現微納結構的批量生產。本論文主要是利用約束刻蝕劑層技術在半導體材料Si表面進行復雜三維微納結構的復制加工研究，利用PMMA/Ti/Pt微凸透鏡陣列模板電極成功地在p-Si表面加工出具有亞微米級分辨率的三維微結構圖案。論文的主要研究結果如下：1、通過電化學方法以及腐蝕失重分析等尋找并研究了對硅進行有效刻蝕加工的刻蝕劑及... 

【文章來源】：南昌航空大學江西省

【文章頁數】：76 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
第1章 緒論
    1.1 微系統(tǒng)的簡介
    1.2 現代微細加工技術
        1.2.1 微細加工技術分類
        1.2.2 LIGA 技術
        1.2.3 體硅微加工技術
        1.2.4 硅表面微機械加工技術
        1.2.5 微接觸印刷技術
        1.2.6 固相鍵合技術
        1.2.7 3D 電化學微加工
        1.2.8 EFAB 技術
        1.2.9 掃描電化學顯微鏡（SECM）技術
        1.2.10 掃描探針顯微鏡技術（SPM）
        1.2.11 電化學濕印章技術
    1.3 約束刻蝕劑層技術（CELT）
        1.3.1 當前三維微加工方法的局限性
        1.3.2 約束刻蝕劑層技術簡介
        1.3.3 約束刻蝕劑層技術的原理及其優(yōu)點
    1.4 本論文的目標與設想
第2章 實驗部分
    2.1 實驗材料與試劑
        2.1.1 實驗所用化學試劑
        2.1.2 被加工基底材料
        2.1.3 其他實驗裝置以及實驗材料
    2.2 工作電極的制作
        2.2.1 Pt 微圓柱電極
        2.2.2 PMMA/Ti/Pt 模板電極
        2.2.3 Pt 微圓柱電極與 PMMA/Ti/Pt 模板電極的比較
    2.3 電解池
    2.4 超精密電化學微鈉米加工制造系統(tǒng)
        2.4.1 儀器的組成及其性能
        2.4.2 電化學微加工實驗操作步驟
    2.5 p-Si 表面電接觸點的化學鍍鎳
    2.6 微結構表征方法簡介
        2.6.1 金相顯微鏡
        2.6.2 掃描電子顯微鏡（SEM）
        2.6.3 原子力顯微鏡（AFM）
第3章 Si 約束刻蝕機理研究
    3.1 前言
    3.2 刻蝕劑的遴選
    3.3 HNO_3/HF 刻蝕體系對硅刻蝕動力學研究
        3.3.1 刻蝕速率的腐蝕失重法測定
        3.3.2 塔菲爾曲線的測量和電化學腐蝕速率推算
        3.3.3 捕捉劑的篩選
        3.3.4 利用 HNO_3/HF/NaOH 體系對 p-Si 進行 CELT 加工的原理
    3.4 Br_2/HF 刻蝕體系對 Si 刻蝕動力學研究
        3.4.1 捕捉劑的篩選
        3.4.2 利用 Br_2/HF/L-胱氨酸體系對 p 型硅進行 CELT 加工原理
    3.5 表面活性劑的篩選
    3.6 溫度對 p-Si 腐蝕速率的影響
    3.7 本章小結
第4章 硅約束刻蝕體系的篩選和優(yōu)化
    4.1 前言
    4.2 利用 Pt 微圓柱電極對刻蝕體系進行優(yōu)化
        4.2.1 利用 HNO_3/HF/NaOH 體系進行刻蝕加工
        4.2.2 利用 Br_2/HF/L-胱氨酸體系進行刻蝕加工
    4.3 本章小結
第5章 CELT 技術用于 p-Si 表面三維微結構的復制加工
    5.1 前言
    5.2 CELT 加工硅基微/納光學元件需考慮的問題
        5.2.1 保持模板電極與硅平行的問題
        5.2.2 模板電極與基底微區(qū)溶液更新補充問題
    5.3 利用約束刻蝕劑層技術在 p 型硅上制作微納光學元件
    5.4 本章小結
第6章 研究工作總結與展望
    6.1 本論文工作總結
    6.2 后續(xù)研究工作展望
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]微機電系統(tǒng)技術的發(fā)展趨勢研究[J]. 劉錦.  機電產品開發(fā)與創(chuàng)新. 2008(04)
[2]微機電系統(tǒng)的發(fā)展及其應用[J]. 林忠華,胡國清,劉文艷,張慧杰.  納米技術與精密工程. 2004(02)
[3]電化學法合成L-磺基丙氨酸的機理研究[J]. 李非,王西新.  南陽師范學院學報(自然科學版). 2004(03)
[4]微機電系統(tǒng)科學與技術的現狀研究[J]. 黃志奇,杜平安,盧涼.  機械設計. 2003(11)
[5]間接電解氧化法合成L-磺基丙氨酸[J]. 趙崇濤,王清萍,林婉珍,陳平.  精細化工. 2003(04)
[6]微機電系統(tǒng)的加工技術及其研究進展[J]. 黃良甫,賈付云.  真空與低溫. 2003(01)
[7]微機電系統(tǒng)的進展分析與研究[J]. 劉曉斌.  機械研究與應用. 2002(01)
[8]MEMS概況及發(fā)展趨勢[J]. 張威,張大成,王陽元.  微納電子技術. 2002(01)
[9]用規(guī)整膜板對砷化鎵的三維微結構圖形加工刻蝕[J]. 黃海茍,孫建軍,葉雄英,蔣利民,羅瑾,盧澤生,董申,田中群,周兆英,田昭武.  電化學. 2000(03)
[10]半導體激光器出射光束的折射微透鏡準直[J]. 張新宇,湯慶樂,張智,易新建.  華中理工大學學報. 2000(07)

博士論文
[1]用于半導體和金屬表面三維微/納結構制備的新型電化學加工方法及其應用[D]. 張力.廈門大學 2008
[2]約束刻蝕劑層技術（CELT）用于金屬材料表面復雜三維微結構的加工研究[D]. 蔣利民.廈門大學 2007

碩士論文
[1]新型電化學三維微納米結構加工研究[D]. 杜裕杰.南昌航空大學 2013
[2]納米熱壓印設備與試驗研究[D]. 胡曉峰.華中科技大學 2005
[3]約束刻蝕劑層技術用于砷化鎵三維規(guī)整細微圖形的復制加工[D]. 黃海茍.廈門大學 2001



本文編號：3275960