微米纳米加工技术

M icrof luidic SERS devices
n SERS-act ive subst rat es based on nanopillar f orest s ： High sensit ivit y, low cost , and simple f abricat ion process.
Ion rectification in suspended nanoparticle crystal
W. Wang, Z. Li, et al., APL, 2010
p 基于纳米颗粒晶体的生物来自百度文库感
Chip and packed nanoparticles
Biotin sensing in suspended nanoparticle crystal Preliminary biotin sensing results
p 基于纳米颗粒晶体的纳流控器件
Nanofluidics crystal in a microchannel
W. Wang, Z. Li, et al., APL, 2009
p 基于纳米颗粒晶体的纳流体二极管
Nanofluidic diode in suspended nanoparticle crystal
IEEE NEM S Conf erence 2010
M icrof luidic SERS devices
n M icrof luidic SERS device ： SERS-act ive subst rat e is
compat ible w it h microf luidic st ruct ures, t hus able t o f abricat e microf luidic SERS devices w it h real-t ime det ect ion abilit y, low noise, high sensit ivit y and high reliabilit y.
研究团队和项目资助
n n n n n n n n ９７３课题 自然科学基金重点 自然科学基金面上项目 重点实验室基金 吴文刚教授 张海霞教授 李志宏教授 王玮副教授
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谢谢！
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p 复合材料纳米柱森林
Fa b rica t io n p ro ce ss o f n a n o p illa r fo re st s
Diversif orm nanopillar f orest s
W. Wu, et al. Nanot echnology ， 2009
p 利用黑硅效应的纳米森林结构
caused by large number of pores exist ing in t he nanof ibers, t he SM F st ruct ures exhibit excellent hydrophilicit y, and have a high abilit y t o deliver microf luids.
ZnO nanowires grown by VLS VLS
Adv Mater 2001; 13: 113–6
DPN
Nano Letters, 6(11), 2006, 2493-2498
SAM
Small, 5(24), 2009, 2807-2811
p 基于氧等离子刻蚀工艺纳米森林结构
Nanof ibers f rom negat ive PR st anding on Si
支撑图形
二氧化硅
硅
p 基于侧墙工艺的多样化纳米结构加工技术
W. Wu, et al., Transducers’07, JM M 2010
p总结
n 提出多种基于微加工技术且的跨尺度微纳集成 制造的新原理，形成适用于大批量且不受光刻 尺度限制的新型跨尺度微纳集成制造方法 n 这种“以微米为骨架结构、以纳米为功能结构 ”的制造方法不但集成了微加工技术大批量、 集成化的优点，还突破了其光刻尺度的极限， 同时利用微纳复合结构的独特性质得到性能优 异的新器件，因此，它必将是纳米制造的重要 技术途径之一，在微纳技术的实用化进程中发 挥重要作用。
Fabricat ion process of microf luidic SERS device
Su rfa ce m icro flu id ic (SMF) st ru ct u re s
Capillary act ions of nanof ibers: Due t o large capillary f orces
Noble metal is deposited on the large-area nanopillar surface ---- SERS-active substrates, having detecting solutions of concentrations <10-12 g/ml.
Raman signals of RB solutions with different concentrations from flat substrates and the SERS-active substrates.
• 光电器件 • 微流控器件 • 纳米能源器件
p Ho w t o g e t n a n o -fo re st s?
— “ Bo t t o m -Up ” m e t h o d s ---- VLS, DPN, SAM (Large scale paramet er cont rol diff icult y, Serial nat ure)
微米纳米加工技术国家级重点实验室 北京大学微电子学研究院 李志宏
研究背景
q从微机电系统向纳机电系统发展是大势所趋 q纳米技术的实用化仍局限于纳米材料，纳米器件和系统仍 停留在实验室研究阶段，达不到应用水平 q纳米制造技术是关键和瓶颈问题 q纳米－微米结构集成是纳米器件发挥作用的主要途径
－ 纳米结构起核心功能 － 微米结构起到纳米世界与宏观世界间的连接功能
Fluids w it h or w it hout part icles can f low a long w ay along a SM F channel, and t he part icles are guided t o pat t ern in t he SM F channel. M icroTAS Conf erence 2010
W. Wang, Z. Li, et al., Lab Chip, 2010, IEEE Sensors 2010
p 基于纳米颗粒自组装技术的新型SERS衬底
平均增强因子可达107以上
W. Wu, et al., IEEE M EM S 2010
p 侧墙工艺
• 利用薄膜的保形沉积（或外延）与各向异 性刻蚀 • 特征尺寸不受光刻限制，由薄膜厚度决定
利用ＤＲＩＥ技术制备大面积 均匀可控的微纳复合结构， 已经申请发明专利：利用 无掩膜深反应离子刻蚀 （ＤＲＩＥ）工艺制备黑硅的 方法，200910241981.8
张海霞等
p 纳米森林应用
n 纳米柱森林表面的润湿特点
W. Wu et al. IEEE M EM S Conf erence 2009, 677-680
自上而下的制造技术 （即Ｔｏｐ－Ｄｏｗｎ 制造技术）
自下而上的制造技术 （Ｂｏｔｔｏｍ－Ｕｐ 制造技术）
自上而下的制造技术
以微米为骨架结构 以纳米为功能结构
低成本高精 度的跨尺度 微纳集成制 造技术—— 无需使用纳 米光刻技术
自下而上的制造技术
p 纳米森林结构
n具有纳米森林结构的表面特点 • 场发射 • 超疏水 • 大表面面积 • 增强拉曼效应