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，人們對機(jī)械加工的精度要求越來越高，而作為制造精度可以達(dá)到亞微米乃至納米級的納米制造技術(shù)，被越來越多的研究者廣泛關(guān)注。本文針對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)，通過理論仿真分析和試驗驗證的手段，對激光復(fù)合微納探針形成的近場效應(yīng)、針尖處的溫度場、納結(jié)構(gòu)的激光復(fù)合微納探針加工工藝展開研究。 當(dāng)光纖探針導(dǎo)光激光輻照到微納探針上時，微納探針針尖處會產(chǎn)生等離子體極化激元，該激元在外加電磁場的作用下會產(chǎn)生振蕩，最終使得針尖附近一個波長范圍內(nèi)的電場產(chǎn)生增強(qiáng)，即近場增強(qiáng)效應(yīng)。課題首先對近場效應(yīng)的機(jī)理展開研究，闡述近場增強(qiáng)效應(yīng)的原理，針對針尖近場效應(yīng)展開仿真分析。仿真集中在近場效應(yīng)帶來的增強(qiáng)電場強(qiáng)度、溫度場大小、針尖熱膨脹三個方面進(jìn)行。利用Comsol軟件對近場增強(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測試方法。分別采用不同類別（有機(jī)高分子，無機(jī)金屬、薄膜材料）、硬度、熔點的材料作為基底，然后光纖探針導(dǎo)光激光來輻照微納探針使其產(chǎn)生近場增強(qiáng)效應(yīng)作用到基底材料上，最后通過對基底材料表面狀態(tài)的識別來完成微納探針針尖溫度場的標(biāo)定。與此同時還對光纖探針導(dǎo)通激光復(fù)合微納探針刻劃納結(jié)構(gòu)的試驗參數(shù)的范圍進(jìn)行了界定。 針對納米點和納米線從激光能量E、通光時間t、針尖作用力F、針尖與樣品間距L四個參數(shù)進(jìn)行試驗研究，給出納結(jié)構(gòu)優(yōu)劣的評判標(biāo)準(zhǔn)，探究不同試驗條件對納結(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)行試驗對比。 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 近場效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH16
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 課題來源及研究的目的和意義8-9
• 1.1.1 課題來源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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述15-17
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 激光復(fù)合微納探針的近場效應(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增強(qiáng)理論19-20
• 2.1.2 激光復(fù)合微納探針近場增強(qiáng)機(jī)制20-22
• 2.2 激光輻照微納探針近場效應(yīng)仿真分析22-30
• 2.2.1 光纖探針通光輻照微納探針近場增強(qiáng)研究23-27
• 2.2.2 聚焦激光輻照微納探針近場增強(qiáng)研究27-30
• 2.3 激光輻照微納探針熱場仿真分析30-33
• 2.3.1 熱場理論分析30-31
• 2.3.2 微納探針上的熱場仿真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測試研究36-47
• 3.1 基于 AFM 力-距離曲線及納米壓痕的溫度測試方法36-38
• 3.2 溫度測試試驗系統(tǒng)38-42
• 3.3 微納探針針尖溫度測試試驗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研究47-63
• 4.1 激光復(fù)合微納探針刻劃試驗系統(tǒng)及試驗方法47-50
• 4.1.1 納結(jié)構(gòu)刻劃 AFM 平臺47-49
• 4.1.2 納結(jié)構(gòu)刻劃試驗結(jié)果評判標(biāo)準(zhǔn)49-50
• 4.2 納米點蝕刻試驗研究50-57
• 4.2.1 間距對試驗結(jié)果的相關(guān)性探討50-52
• 4.2.2 通光時間對納米點形貌尺度的影響52-54
• 4.2.3 激光能量對納米點形貌尺度的影響54-55
• 4.2.4 納米點所用微納探針磨損情況分析55-57
• 4.3 納米線刻劃試驗研究57-62
• 4.3.1 作用力對納米線試驗結(jié)果的影響探究57-58
• 4.3.2 通光時間對納米線形貌尺度的影響研究58-60
• 4.3.3 激光能量對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)】

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  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：371662