本文關(guān)鍵詞：納結(jié)構(gòu)的激光復(fù)合微納探針刻劃技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，制造業(yè)經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的機(jī)械加工到特種加工再到納米制造技術(shù)的歷程，人們對(duì)機(jī)械加工的精度要求越來(lái)越高，而作為制造精度可以達(dá)到亞微米乃至納米級(jí)的納米制造技術(shù)，被越來(lái)越多的研究者廣泛關(guān)注。本文針對(duì)納米制造提出了一種新的加工方法——光纖探針導(dǎo)光激光復(fù)合微納探針納米刻劃技術(shù)，通過(guò)理論仿真分析和試驗(yàn)驗(yàn)證的手段，對(duì)激光復(fù)合微納探針形成的近場(chǎng)效應(yīng)、針尖處的溫度場(chǎng)、納結(jié)構(gòu)的激光復(fù)合微納探針加工工藝展開(kāi)研究。 當(dāng)光纖探針導(dǎo)光激光輻照到微納探針上時(shí)，微納探針針尖處會(huì)產(chǎn)生等離子體極化激元，該激元在外加電磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生振蕩，最終使得針尖附近一個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電場(chǎng)產(chǎn)生增強(qiáng)，即近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)。課題首先對(duì)近場(chǎng)效應(yīng)的機(jī)理展開(kāi)研究，闡述近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)的原理，針對(duì)針尖近場(chǎng)效應(yīng)展開(kāi)仿真分析。仿真集中在近場(chǎng)效應(yīng)帶來(lái)的增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度、溫度場(chǎng)大小、針尖熱膨脹三個(gè)方面進(jìn)行。利用Comsol軟件對(duì)近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)進(jìn)行研究，為后續(xù)工作提供理論保證。 提出基于AFM距離-力曲線及納米壓痕的針尖溫度場(chǎng)測(cè)試方法。分別采用不同類別（有機(jī)高分子，無(wú)機(jī)金屬、薄膜材料）、硬度、熔點(diǎn)的材料作為基底，然后光纖探針導(dǎo)光激光來(lái)輻照微納探針使其產(chǎn)生近場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)作用到基底材料上，最后通過(guò)對(duì)基底材料表面狀態(tài)的識(shí)別來(lái)完成微納探針針尖溫度場(chǎng)的標(biāo)定。與此同時(shí)還對(duì)光纖探針導(dǎo)通激光復(fù)合微納探針刻劃納結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)參數(shù)的范圍進(jìn)行了界定。 針對(duì)納米點(diǎn)和納米線從激光能量E、通光時(shí)間t、針尖作用力F、針尖與樣品間距L四個(gè)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究，給出納結(jié)構(gòu)優(yōu)劣的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，探究不同試驗(yàn)條件對(duì)納結(jié)構(gòu)成型的影響規(guī)律，，以及運(yùn)用光纖探針導(dǎo)光激光復(fù)合微納探針加工納結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化參數(shù)，并對(duì)微納探針機(jī)械刻劃和激光復(fù)合微納探針刻劃進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比。 研究工作為光纖探針導(dǎo)光小功率連續(xù)激光復(fù)合微納探針進(jìn)行納結(jié)構(gòu)的加工提供了基礎(chǔ)及參考，對(duì)納結(jié)構(gòu)的加工有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：納結(jié)構(gòu) 微納探針 激光 刻劃 近場(chǎng)效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH16
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 課題來(lái)源及研究的目的和意義8-9
• 1.1.1 課題來(lái)源8
• 1.1.2 課題研究的目的和意義8-9
• 1.2 基于微納探針的納結(jié)構(gòu)刻劃技術(shù)發(fā)展概述9-17
• 1.2.1 納結(jié)構(gòu)的微納探針刻劃技術(shù)9-10
• 1.2.2 納結(jié)構(gòu)的激光復(fù)合微納探針刻劃技術(shù)10-15
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述15-17
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第2章 激光復(fù)合微納探針的近場(chǎng)效應(yīng)研究19-36
• 2.1 表面等離子體激元理論19-22
• 2.1.1 表面等離子體激元的近場(chǎng)增強(qiáng)理論19-20
• 2.1.2 激光復(fù)合微納探針近場(chǎng)增強(qiáng)機(jī)制20-22
• 2.2 激光輻照微納探針近場(chǎng)效應(yīng)仿真分析22-30
• 2.2.1 光纖探針通光輻照微納探針近場(chǎng)增強(qiáng)研究23-27
• 2.2.2 聚焦激光輻照微納探針近場(chǎng)增強(qiáng)研究27-30
• 2.3 激光輻照微納探針熱場(chǎng)仿真分析30-33
• 2.3.1 熱場(chǎng)理論分析30-31
• 2.3.2 微納探針上的熱場(chǎng)仿真31-33
• 2.4 微納探針熱膨脹仿真分析33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 激光輻照微納探針的溫度場(chǎng)測(cè)試研究36-47
• 3.1 基于 AFM 力-距離曲線及納米壓痕的溫度測(cè)試方法36-38
• 3.2 溫度測(cè)試試驗(yàn)系統(tǒng)38-42
• 3.3 微納探針針尖溫度測(cè)試試驗(yàn)42-46
• 3.3.1 高分子聚合物—聚乙烯42-44
• 3.3.2 金屬片狀材料—鋅片44-45
• 3.3.3 薄膜材料—硅基底銀膜45-46
• 3.3.4 基于針尖溫度測(cè)試的材料表面狀態(tài)分析總結(jié)46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 激光復(fù)合微納探針刻劃試驗(yàn)研究47-63
• 4.1 激光復(fù)合微納探針刻劃試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法47-50
• 4.1.1 納結(jié)構(gòu)刻劃 AFM 平臺(tái)47-49
• 4.1.2 納結(jié)構(gòu)刻劃試驗(yàn)結(jié)果評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)49-50
• 4.2 納米點(diǎn)蝕刻試驗(yàn)研究50-57
• 4.2.1 間距對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)性探討50-52
• 4.2.2 通光時(shí)間對(duì)納米點(diǎn)形貌尺度的影響52-54
• 4.2.3 激光能量對(duì)納米點(diǎn)形貌尺度的影響54-55
• 4.2.4 納米點(diǎn)所用微納探針磨損情況分析55-57
• 4.3 納米線刻劃試驗(yàn)研究57-62
• 4.3.1 作用力對(duì)納米線試驗(yàn)結(jié)果的影響探究57-58
• 4.3.2 通光時(shí)間對(duì)納米線形貌尺度的影響研究58-60
• 4.3.3 激光能量對(duì)納米線形貌尺度的影響60-61
• 4.3.4 納米線所用微納探針磨損情況分析61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉慶綱;何博濤;張超艷;祁森;張世林;胡小唐;;AFM誘導(dǎo)氧化脈沖寬度與Si納米加工[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2006年05期

2 閆永達(dá);孫濤;董申;;利用AFM探針機(jī)械刻劃方法加工微納米結(jié)構(gòu)[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2006年05期

3 周明;范曉萌;言峰;李健;王靜靜;蔡蘭;;AFM針尖耦合激光加工PMMA薄膜的加工重復(fù)性[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2010年06期

4 劉炳輝;楊立軍;王揚(yáng);袁巨龍;;近場(chǎng)光鑷與AFM探針復(fù)合的光阱力分析[J];光電工程;2011年02期

5 黃文浩;朱蘭芳;陳宇航;言峰;周明;王翔;;基于原子力顯微鏡的PMMA飛秒激光納米加工[J];光學(xué)精密工程;2007年12期

6 張鳴;張偉;華心;謝惠民;陳鵬萬(wàn);黃風(fēng)雷;;AFM制作納米光柵技術(shù)研究[J];光學(xué)技術(shù);2006年03期

7 鄢俊兵;李佐宜;晉芳;董凱鋒;林更琪;;AFM探針熱磁寫(xiě)入中薄膜溫度場(chǎng)的有限元模擬[J];磁性材料及器件;2008年04期

8 王立鼎;褚金奎;劉沖;羅怡;;中國(guó)微納制造研究進(jìn)展[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2008年11期

9 胡克想;王慶康;胡曉東;;AFM電場(chǎng)誘導(dǎo)氧化加工技術(shù)制備微納米結(jié)構(gòu)[J];航空精密制造技術(shù);2012年03期

10 張宇軍,李鵬,胡元中,王慧,黃蘭;AFM納米操縱中側(cè)向推動(dòng)力的測(cè)量方法[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年08期

  本文關(guān)鍵詞：納結(jié)構(gòu)的激光復(fù)合微納探針刻劃技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：371662