第1章 绪 论 1
1.1 纳米技术的提出和微纳制造 1
1.2 硅表面微纳结构加工技术 2
1.2.1 “自上而下”的刻蚀技术 2
1.2.2 “自下而上”的自组装方法 4
1.3 基于机械－化学方法的微纳结构制造技术的研究现状 6
1.3.1 硅表面可控自组装微纳结构制造技术 6
1.3.2 硅表面自组装微纳结构的模拟计算 10
1.4 本书的主要研究内容 12
参考文献 13
第2章 硅表面可控自组装微纳结构的理论研究 19
2.1 引言 19
2.2 硅表面可控自组装微纳结构的反应机理分析 19
2.3 量子化学模拟的理论基础 20
2.3.1 局域密度近似和广义梯度近似 22
2.3.2 赝势 23
2.4 模型的建立和计算方法 24
2.4.1 建立模型 24
2.4.2 计算方法 27
2.5 计算结果和讨论 28
2.5.1 键角和键长 28
2.5.2 晶面能量 31
2.5.3 化学键布居 33
2.6 本章小结 33
参考文献 34
第3章 微加工系统的建立及微加工工艺研究 35
3.1 引言 35
3.2 微加工系统的建立 35
3.2.1 微加工系统的原理 35
3.2.2 微加工系统的介绍 37
3.3 微结构加工工艺研究 38
3.3.1 刀具的选取 38
3.3.2 微结构加工的主要步骤 42
3.3.3 加工过程中刻划力的影响 43
3.3.4 典型微结构的加工 46
3.4 本章小结 47
参考文献 48
第4章 硅表面可控自组装微纳结构的实验研究 49
4.1 引言 49
4.2 实验材料和设备 49
4.3 硅表面可控自组装微纳结构的制造 51
4.3.1 硅片的预处理 51
4.3.2 芳香烃重氮盐溶液的配制 52
4.3.3 实验步骤 52
4.4 可控自组装微纳结构的检测 53
4.4.1 微观形貌的表征 53
4.4.2 组成元素的分析 56
4.4.3 结构和成键类型的分析 59
4.5 本章小结 64
参考文献 64
第5章 自组装微纳结构的摩擦与黏附性能研究 66
5.1 引言 66
5.2 自组装结构摩擦性能的研究 66
5.2.1 基于AFM建立摩擦性能测试系统 66
5.2.2 AFM检测摩擦性能的原理 68
5.2.3 摩擦性能的测量结果及分析 68
5.2.4 纳米摩擦性能的影响因素分析 71
5.3 自组装结构黏附性能的检测 73
5.3.1 自组装结构的水接触角测量 73
5.3.2 力曲线检测黏附力原理 75
5.3.3 黏附性能的测量结果及分析 76
5.4 本章小结 79
参考文献 79
第6章 硅表面可控微纳结构制造技术的应用研究 81
6.1 引言 81
6.2 自组装掩模的制备及微结构加工 81
6.2.1 硅表面形成自组装掩模的原理 82
6.2.2 利用掩模加工微结构 83
6.2.3 加工结果和讨论 83
6.3 硅表面固定单链DNA 85
6.3.1 硅表面固定单链DNA的原理 85
6.3.2 实验方法 86
6.3.3 结果和讨论 87
6.4 硅表面连接碳纳米管 89
6.4.1 硅表面连接碳纳米管的原理 90
6.4.2 实验方法 90
6.4.3 硅表面连接碳纳米管的表征 91
6.5 本章小结 92
参考文献 92