国际制造业先进技术译丛 微制造与纳米技术PDF电子书下载

第1章 导论 1

1.1背景介绍 1

1.2概述 1

1.2.1精密工程 2

1.2.2微铣削和微型钻孔 3

1.3微机电系统 4

1.4微电子制造方法 5

1.4.1体微加工 6

1.4.2表面微加工 6

1.5微型化仪器 7

1.6微机械电子 7

1.7纳米修整 7

1.8光变图像 8

1.9微能源和化学系统 8

1.10空间微推进 9

1.11电子束纳米印刷 9

1.12纳米技术 10

1.13碳纳米管及其结构 10

1.14分子逻辑门 11

1.15 纳米尺度生物传感器 12

1.16 C60及其衍生物的化学交联 13

1.17燃料电池 13

1.18参考文献 13

第2章 微机电系统与微光机电系统原理 15

2.1概述 15

2.2执行器的驱动原理 16

2.3制造工艺 17

2.4机械微机电系统 18

2.4.1机械传感器 18

2.4.2加速度计、悬臂式传感器和电容测量 18

2.4.3扬声器 19

2.4.4陀螺仪 20

2.4.5机械执行器 22

2.5热微机电系统 22

2.5.1计温学 23

2.5.2数据存储应用 23

2.5.3微型加热器气体传感器 24

2.5.4热执行器 24

2.6磁微机电系统 25

2.7微光机电系统 28

2.8空间光调制器 30

2.9数字微镜设备 30

2.10光栅光阀（GLV） 32

2.11参考文献 34

第3章 微制造中的激光技术 37

3.1概述 37

3.2激光的产生 37

3.3激光的特性 41

3.3.1单色性 41

3.3.2方向性 41

3.3.3亮度 41

3.3.4相干性 42

3.3.5空间分布 42

3.3.6时间脉冲波形 42

3.4激光应用 43

3.5微加工中的激光技术 44

3.5.1背景 45

3.5.2激光的吸收和反射 45

3.5.3应用技术基础 46

3.6参考文献 50

第4章 激光干涉仪几何误差软补偿 52

4.1概述 52

4.2几何误差校正概述 53

4.2.1误差测量系统 54

4.2.2精度评价 55

4.3.几何误差补偿方法 56

4.3.1几何误差查找表 56

4.3.2几何误差参数模型 57

4.4实验结果 60

4.4.1误差近似 60

4.4.2线性误差 60

4.4.3直线度误差 63

4.4.4角度误差 63

4.4.5垂直度误差 64

4.4.6评价 65

4.5小结 67

4.6参考文献 67

第5章 体微加工中的蚀刻工艺表征 69

5.1概述 69

5.2体微加工的发展历史 69

5.3湿法体微加工（WBM） 70

5.4晶体学及其影响 71

5.5硅作为基板与结构材料 72

5.5.1硅作为基板 72

5.5.2硅作为结构材料 73

5.5.3应力与应变 73

5.5.4硅的热力学性质 76

5.6湿法蚀刻流程 76

5.6.1各向同性蚀刻剂 76

5.6.2反应现象 77

5.6.3各向同性蚀刻曲线 77

5.6.4掩膜 79

5.6.5依赖型掺杂蚀刻剂 79

5.7各向异性蚀刻 80

5.7.1各向异性蚀刻剂 80

5.7.2各向异性蚀刻剂掩膜 81

5.8蚀刻控制：停止技术 81

5.8.1硼扩散蚀刻停止 82

5.8.2电化学蚀刻自停止技术 82

5.8.3薄膜与绝缘硅蚀刻停止 83

5.9体微加工中蚀刻存在的问题 83

5.9.1基板面消耗 84

5.9.2角补偿 84

5.10小结 85

5.11参考文献 86

第6章 表面微加工和晶片粘合工艺的特点 88

6.1概述 88

6.2光刻工艺 89

6.3表面微加工 91

6.4表面微加工工艺特点 92

6.4.1隔离层 93

6.4.2牺牲层 93

6.4.3结构材料 94

6.4.4选择性蚀刻 94

6.5特性 96

6.5.1附着力 96

6.5.2应力 96

6.5.3黏滞 99

6.6晶片键合 99

6.6.1阳极键合 100

6.6.2融化键合 101

6.7小结 102

6.8参考文献 103

第7章 文件安全领域微加工：光变图像 108

7.1引言 108

7.2概述 108

7.3光变图像箔微结构 109

7.3.1防伪全息图 109

7.3.2 KinegramTm技术 110

7.3.3 CatpixTm电子束光刻微结构 113

7.3.4结构稳定性 114

7.3.5 PixelgramTM调色概念 114

7.3.6基于ExelgramTM轨道的光变图像微结构 116

7.3.7隐蔽图片显微图像安全特征 119

7.3.8 KinegramTM和ExelgramTM的比较 119

7.3.9 VectogramTM图像多路复用技术 121

7.3.10间隙刻槽单元调制 123

7.4通用的光变图像微结构 124

7.4.1光变油墨技术 124

7.4.2衍射数据箔 126

7.4.3生物识别光变图像技术 128

7.5光学图像单元编码表面纳米制造 130

7.5.1微镜光变图像 131

7.5.2微镜光变图像的起源 132

7.5.3微镜光变图像光学效应总结 136

7.6小结 138

7.7参考文献 138

第8章 纳米修整技术 142

8.1概述 142

8.2传统加工工艺 143

8.2.1研磨 143

8.2.2抛光 144

8.2.3珩磨 144

8.3高级修整工艺（AFPs） 144

8.3.1磨料流加工（AFM） 145

8.3.2磁力研磨（MAF） 147

8.3.3磁流变加工（MRF） 149

8.3.4磁流变磨料流修整（MRAFF） 152

8.3.5磁悬浮抛光（MFP） 155

8.3.6弹性喷射加工（EEM） 156

8.3.7离子束加工（IBM） 158

8.3.8化学机械抛光（CMP） 159

8.4参考文献 160

第9章 微纳米技术在空间微推进系统中的应用 163

9.1概述 163

9.2微型化航天器微推动的子系统和设备 166

9.3推进系统 171

9.3.1固体推进剂 171

9.3.2冷气体 172

9.3.3胶体推进器 172

9.3.4热气体 172

9.3.5单组元和双组元推进系统 172

9.3.6再生加压循环 172

9.3.7姿态调整与控制系统 172

9.4冷气体微推进器的实现 173

9.4.1气体和流体动力学 173

9.4.2原型设计 174

9.5小结 179

9.6参考文献 179

第10章 碳纳米管的制造和应用：纳米技术基础 181

10.1概述 181

10.2纳米技术和碳纳米管的前景 181

10.3碳纳米管的研究进展 182

10.4碳纳米管的结构和属性 184

10.5碳纳米管的制备 186

10.5.1化学气相沉积 187

10.5.2电弧放电 188

10.5.3激光烧蚀 188

10.5.4生长机理 189

10.5.5碳纳米管提纯 190

10.6碳纳米管的应用 191

10.6.1场效应管中碳纳米管的电子输运 191

10.6.2在计算机中的应用 192

10.6.3基于碳纳米管的纳米器件在生物医学中的应用 194

10.6.4 X射线仪 194

10.6.5基于碳纳米管的纳米机械执行器和人工肌肉 195

10.6.6燃料电池 196

10.6.7膜电极组 197

10.6.8基于CNTs的双极板机械和电气强化 198

10.6.9在碳纳米管中储氢 199

10.7参考文献 200

第11章 碳基纳米结构 206

11.1概述 206

11.2富勒烯的历史 206

11.3碳纳米管的结构（CNTs） 207

11.3.1 Y形 208

11.3.2双螺旋形 208

11.3.3竹节形 209

11.3.4分层结构 209

11.3.5环形多壁碳纳米管 209

11.3.6圆锥端帽形多壁碳纳米管 210

11.4富勒烯的结构 211

11.4.1 C48富勒烯结构 211

11.4.2环形富勒烯 211

11.4.3 C60、C59、C58、C57的结构 212

11.4.4较小的富勒烯C50 213

11.5碳纳米球（CNBs）的结构 214

11.6碳纳米纤维（CNFs）的结构 214

11.6.1六边形碳纳米纤维 215

11.6.2锥形碳纳米纤维 215

11.6.3螺旋形碳纳米纤维 215

11.7多孔碳 216

11.8碳纳米结构的性质 216

11.8.1分子性质 216

11.8.2电子性质 217

11.8.3光学性质 217

11.8.4力学性能 217

11.8.5周期性 218

11.9合成 218

11.9.1碳纳米管 218

11.9.2富勒烯 219

11.9.3碳纳米球 219

11.9.4碳纳米纤维 220

11.10碳纳米结构的应用前景 221

11.10.1能量存储 221

11.10.2储氢 221

11.10.3嵌锂 222

11.10.4电化学超级电容 223

11.10.5碳纳米管的分子电子学 223

11.11复合材料 225

11.12小结 226

11.13参考文献 226

第12章 分子逻辑门 231

12.1概述 231

12.2逻辑门 231

12.3荧光分子逻辑电路 233

12.4组合逻辑电路 239

12.5可重构分子逻辑 240

12.6基于分子逻辑门的吸收 241

12.7分子逻辑门：导电 246

12.8小结 248

12.9参考文献 248

第13章 用于生物传感器的纳米力学悬臂装置 251

13.1概述 251

13.2原理 252

13.3静态变形法 252

13.4共振模式法 253

13.5热检测法 255

13.6微型品制造 256

13.6.1硅基悬臂 256

13.6.2压阻式集成悬臂 257

13.6.3压电式集成悬臂 257

13.7测量和输出技术 259

13.7.1光学法 259

13.7.2干涉测量法 259

13.7.3压阻法 259

13.7.4电容法 260

13.7.5压电法 260

13.8生物传感 261

13.8.1 DNA探测 261

13.8.2蛋白质检测 262

13.8.3细胞检测 264

13.9小结 266

13.10参考文献 266

第14章 微型能源和化学系统（MECS）和多尺度制造 270

14.1概述 270

14.2微能源和化学系统（MECS） 273

14.2.1 MECS器件的物质与热量传递 273

14.2.2 MECS技术的应用 274

14.3 MECS制造 275

14.3.1困难与挑战 275

14.3.2特征尺寸 276

14.3.3微层压技术 276

14.4微层压技术的尺寸控制 279

14.4.1图形化对微通道阵列性能的影响 279

14.4.2理论 280

14.4.3微通道加工 281

14.4.4试验结果 282

14.5微通道阵列中的翘曲源 284

14.5.1分析 285

14.5.2试验结果 287

14.6配准与粘接对微通道阵列性能的影响 288

14.7微通道阵列的几何约束 289

14.8微层压技术的经济价值 291

14.9参考文献 293

第15章 雕塑薄膜 297

15.1概述 297

15.2雕塑薄膜的生长 298

15.2.1实验和现象 298

15.2.2计算机模拟 301

15.3光学特性 302

15.3.1理论 302

15.3.2特征行为 307

15.4应用 309

15.4.1光学 310

15.4.2化学 311

15.4.3电学 311

15.4.4生物学 311

15.5小结 311

15.6参考文献 312

第16章 电子束蚀刻技术与纳米装配——精密化学工程 319

16.1概述 319

16.2电子束辐射 320

16.2.1聚合物材料 320

16.2.2分子材料 320

16.3自组装单层膜 322

16.4结语和展望 326

16.5参考文献 326

第17章 倏逝近场纳米光刻技术 332

17.1概述 332

17.2发展历史 333

17.3 ENFOL技术原理 334

17.4掩膜的制作和要求 335

17.5图案形成 336

17.5.1曝光条件 336

17.5.2光刻胶要求 336

17.5.3克服衍射极限 337

17.6图案转移 339

17.6.1减法图案转移 339

17.6.2加法图案转移 339

17.7模拟 341

17.7.1模拟方法和模型 342

17.7.2强度分布 342

17.7.3场深度（DOF） 343

17.7.4边界强化带来的曝光差异 345

17.8表面等离子体纳米光刻 346

17.8.1倏逝干涉光刻技术（EIL） 346

17.8.2平面透镜光刻技术（PLL） 347

17.8.3表面等离子体增强接触式光刻（SPECL） 350

17.9小结 352

17.10参考文献 352

第18章 纳米技术在燃料电池上的应用 356

18.1现状与需求 356

18.2多相催化中的纳米粒子 357

18.3碳载体铂催化剂的氧化电解还原反应 360

18.4碳纳米管载体催化剂 361

18.5小结 366

18.6参考文献 366

第19章 碳纳米管与胺衍生：一种无溶剂技术 370

19.1概述 370

19.2实验设计 371

19.3氧化单壁碳纳米管管端羧基功能团的直接酰胺化 372

19.4原始多壁碳纳米管端帽和壁缺陷直接胺加成 374

19.5小结 378

19.6参考文献 378

第20章 C60薄膜中化学交联 381

20.1概述 381

20.2实验 382

20.2.1分析仪器 382

20.2.2富勒烯薄膜沉积 383

20.2.3与（1，8）-辛二胺反应 383

20.3结果与讨论 383

20.3.1 （1，8）-辛二胺衍生C30粉末 383

20.3.2 （1，8）-辛二胺衍生C60薄膜 385

20.4小结 388

20.5参考文献 388