微纳加工及在纳米材料与器件研究中的应用PDF电子书下载

第1章 光学曝光 1

1.1光学曝光系统的基本组成 1

1.2光学曝光的基本原理与特征 3

1.2.1光学曝光的基本模式与原理 3

1.2.2光学曝光的过程 6

1.2.3分辨率增强技术 17

1.3短波长光学曝光技术 20

1.3.1深紫外与真空紫外曝光技术 21

1.3.2极紫外曝光技术 21

1.3.3 X射线曝光技术 22

1.3.4 LIGA加工技术 22

1.4光学曝光加工纳米结构 23

1.4.1泊松亮斑纳米曝光技术 23

1.4.2表面等离激元纳米曝光技术 27

1.4.3基于双层图形技术的纳米加工 29

1.5光学曝光加工三维微纳结构 30

1.5.1灰度曝光技术 31

1.5.2基于欠曝光的三维曝光技术 33

1.5.3基于菲涅耳衍射与邻近效应的三维曝光技术 34

参考文献 35

第2章 电子束曝光技术 38

2.1电子束曝光系统组成 39

2.1.1电子枪 40

2.1.2透镜系统 41

2.1.3电子束偏转系统 42

2.2电子束曝光系统的分类 43

2.2.1扫描模式 43

2.2.2束形成 44

2.3电子束抗蚀剂 46

2.3.1电子束抗蚀剂的性能指标 46

2.3.2电子束抗蚀剂制作图形工艺 47

2.3.3常用电子束抗蚀剂及其工艺过程 49

2.3.4特殊的显影工艺 51

2.3.5多层抗蚀剂工艺 54

2.3.6理想抗蚀剂剖面的加工 56

2.4电子束与固体的相互作用及邻近效应 57

2.4.1电子束与固体的相互作用 57

2.4.2邻近效应及校正 59

2.5充电效应及解决方法 62

2.5.1引入导电膜 63

2.5.2变压电子束曝光系统 65

2.5.3临界能量电子束曝光 65

2.6三维结构的制备 66

2.6.1平整衬底上三维结构的加工 66

2.6.2三维衬底上图形的制备 69

2.7电子束曝光分辨率 70

2.8新型的电子束曝光技术 71

2.8.1投影电子束曝光 72

2.8.2微光柱阵列电子束曝光 73

2.8.3反射电子束曝光 73

参考文献 73

第3章 聚焦离子束加工技术 76

3.1聚焦离子束系统的基本组成 76

3.2聚焦离子束的基本功能与原理 79

3.2.1离子束成像 79

3.2.2离子束刻蚀 80

3.2.3离子束辅助沉积 84

3.2.4 FIB的传统应用 86

3.3聚焦离子束的三维纳米加工 88

3.3.1 FIB刻蚀加工三维结构 88

3.3.2 FIB沉积加工三维结构 90

3.3.3 FIB辐照加工三维结构 91

3.4聚焦离子束技术的发展 92

参考文献 95

第4章 激光加工技术 97

4.1飞秒激光三维加工的基本原理 98

4.2飞秒激光三维加工系统的组成与工艺 100

4.2.1系统的组成 100

4.2.2工艺过程 101

4.3三维微纳米结构的制备 103

4.3.1镂空衬底上三维微纳米结构的加工 103

4.3.2光子晶体及纳米复合结构的加工 106

4.3.3新型光学微纳结构的加工 107

4.3.4生物结构的加工 108

参考文献 109

第5章 纳米压印技术 111

5.1纳米压印的基本原理 111

5.2纳米压印的基本工艺过程 113

5.2.1模板的制备和表面处理 113

5.2.2压印胶的种类和涂胶方式 115

5.2.3压印及脱模 116

5.2.4 图形转移 117

5.3纳米压印的分类 117

5.3.1热压印 117

5.3.2紫外固化压印 119

5.3.3步进-闪光压印 119

5.3.4基于模板保护的纳米压印 120

5.3.5激光辅助直接压印 123

5.3.6紫外压印和光刻联合技术 124

5.3.7其他压印技术 125

5.4金属纳米锥的压印加工 127

5.4.1模板制备 127

5.4.2压印 128

5.4.3脱模 128

5.4.4金属蒸镀 128

5.4.5金属纳米锥的剥离翻转 128

参考文献 130

第6章 刻蚀技术 131

6.1刻蚀的基本概念 132

6.2湿法腐蚀技术 133

6.3干法刻蚀技术 136

6.3.1离子束刻蚀 136

6.3.2反应离子刻蚀 139

6.3.3电感耦合等离子体反应离子刻蚀 143

6.3.4其他干法刻蚀 155

6.4无掩模刻蚀技术 158

6.4.1硅锥结构的无掩模刻蚀 158

6.4.2金刚石锥的无掩模刻蚀 161

参考文献 165

第7章 薄膜技术 167

7.1薄膜沉积方法 168

7.1.1薄膜生长的基本原理 168

7.1.2影响薄膜生长的主要因素 173

7.1.3薄膜的表征方法 175

7.1.4物理气相沉积方法 176

7.1.5化学气相沉积方法 186

7.1.6原子层沉积方法 188

7.2纳米薄膜的表面剥离制备方法 192

7.2.1化学或机械剥离方法 193

7.2.2各向异性刻蚀剥离法 194

7.2.3外延剥离法 195

7.2.4 SOI释放法 195

7.3超光滑金属薄膜的制备 197

7.3.1化学修饰法 198

7.3.2过渡层诱导法 198

7.3.3模板剥离翻转法 200

7.3.4模板压致形变法 201

7.4薄膜沉积技术制备微纳结构的方法 202

7.4.1常规加工法 203

7.4.2辅助加工法 205

7.4.3特殊加工法 210

参考文献 215

第8章 自组装加工 217

8.1自组装的分类与特点 218

8.1.1自组装的分类 218

8.1.2自组装的特点 219

8.2自组装的驱动力 219

8.2.1范德瓦耳斯力 220

8.2.2静电相互作用 221

8.2.3疏水作用力 221

8.2.4溶剂化作用力 222

8.2.5氢键 224

8.2.6 π-π堆积作用 224

8.3分子自组装单层膜 226

8.3.1硫醇自组装单层膜 227

8.3.2有机硅烷自组装单层膜 229

8.3.3自组装单层膜的图案化 231

8.3.4自组装单层膜在微纳加工中的应用 233

8.4嵌段共聚物自组装 234

8.4.1嵌段共聚物 235

8.4.2基于嵌段共聚物的纳米结构加工 237

8.5有机半导体纳米材料的自组装 242

8.5.1导电聚合物自组装 243

8.5.2小分子有机半导体自组装 245

8.6纳米颗粒自组装 248

参考文献 252

第9章 微纳加工在电学领域的应用 254

9.1测量电极 255

9.1.1电极的设计 256

9.1.2电极材料的选取 256

9.1.3电极的加工 258

9.2量子特性与器件 263

9.3电导特性与器件 265

9.3.1碳基纳米材料与器件 265

9.3.2无机半导体纳米材料与器件 266

9.3.3有机纳米材料与器件 267

9.4场发射特性与器件 268

9.4.1场致电子发射基础 268

9.4.2宽带隙纳米材料的场发射 271

9.5 超导电性与器件 273

9.5.1约瑟夫森结 273

9.5.2一维超导结构 274

9.6传感器与能源器件 274

9.7纳米电路 276

参考文献 279

第10章 微纳加工在光学领域的应用 282

10.1表面等离激元 282

10.1.1表面等离激元的激发与传播 282

10.1.2表面增强拉曼散射 284

10.1.3表面等离激元波导 285

10.1.4表面等离激元光路元件 287

10.1.5表面等离激元增透 289

10.1.6表面等离激元的调控 290

10.2超材料 291

10.2.1超材料及其原理 291

10.2.2微波波段超材料 294

10.2.3太拉赫兹与红外波段超材料 294

10.2.4近红外与可见光波段超材料 296

10.2.5组合结构及三维立体超材料 300

10.2.6主动、手性等特殊超材料 304

10.3光子晶体 306

10.4发光器件及其他 308

10.4.1荧光特性 308

10.4.2激光器及微纳谐振腔 309

10.4.3其他光学应用 311

参考文献 313

第11章 微纳加工在磁学领域的应用 317

11.1磁畴与畴壁 317

11.1.1单畴特性 317

11.1.2畴壁动力学 321

11.2磁存储与磁逻辑电路 327

11.3其他磁性纳米结构和器件 331

参考文献 334

第12章 微纳加工在其他领域的应用 336

12.1纳机电系统中的应用 336

12.1.1碳基纳机电系统 336

12.1.2半导体基纳机电系统 337

12.2纳米生物中的应用 339

12.3热学中的应用 342

12.4纳米仿生中的应用 344

12.5扫描探针技术中的应用 346

参考文献 348

索引 350