微纳结构材料ppt课件

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微纳制造PPT

二、国内外微纳技术研究现状
纳米制造在工业应用上更少。究其原因，一方面是因为我国工业底子薄，一些最适合应用到微纳技术的领域如芯片、大规模集成电路、汽车以及飞机发动机系统、高端制导系统等，核心技术、核心装备并没有掌握在我们手里；另一方面．我国的科研体系更倾向于能够产生市场效益的工程研究，而对于短期无法看到效益的基础研究支持力度不够，甚至有逐年下滑的趋势：第三。微纳制造技术不只是加工方法的问题，同样是制造装备的问题。高精密仪器设备及高精度制造、测量技术也是制约我国微纳技术发展的因素之一。
三、聚合物在微纳技术中的作用
3.在印刷复制技术中作用： (1)电子束和光照技术都是基于高分子材料光敏化学作用，而印刷复制技术是一种物理成型表面浮雕图案的方法，有高产量，低成本的优势。 (2)成型方法：热压成型
三、聚合物在微纳技术中的作用
注塑成型：微注塑成型不仅仅是缩小模具尺寸的问题，还有许多新问题。
四、微纳技术面临的问题
2.纳米制造的精度理论和体系、纳米结构的物理性能和机械性能的表征、以及纳米器件可制造性和可检测性的评价都是当前尚未解决的难题或研究的热点问题。
一、微纳技术简介ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.微纳技术主要特征有：
（1）制造对象与过程涉及跨（纳/微）尺度；
（2）制造过程中界面/表面效应占主导作用；
（3）制造过程中原子/分子/行为及量子效应影响显著；
（4）制造装备中微扰动的影响显著。
二、国内外微纳技术研究现状
1. 微纳加加工技术一般指微米、纳米级（ 1100nm) 的材料、设计、制造、测量、控制和产品的研究、加工、制造以及应用术由于受到基础装备、工艺技术、科研经费、行业基础等多方面因素的影响。我国的微纳制造技术的研究与世界先进水平之间尚有差距。从制造角度来说，国内的微纳技术应用除了在微电子技术、生命科学生物工程及材料应用外，在机电工程领域如静电陀螺等精确制导系统方面也有应用。但总体上来说，国内微纳制造加工成熟度不高

微纳ppt

如果要蒸发难熔金属，常常没有合用的电阻加热元件。一种可以达到中等材料温度的方法是应用电感加热坩锅。
但是坩锅本身材料的玷污仍是一个严重问题。可以用只加热材料而冷却坩锅的方法来避免这种影响，常用方法是电子束蒸发。
多组分薄膜
溅射简介
溅射是微电了制造中，不用蒸发而进行金属膜淀积的主要替代方法。第一次发现溅射现象是在1852年，世纪20年
输运等决定。
溅射产额S是从靶上发出的靶原子数与射到靶上的离子数之比。它由离子质量、离子能量、靶原子质量和靶的结晶性
决定。
对于不同材料，溅射产额与垂直入射氢离子的离子能量之函数关系
溅射产额对角度的依赖性与靶材料及入射离子的能量密切相关。
高密度等离子溅射
在等离矛体内加上一个磁场，使得电子绕磁力线方向作螺旋运动。如果系统采用固定磁棒，此工艺称为磁控溅射。轨道运动的半径由下式给出
离开坩锅的材料和堆积在圆片表面上材料的比值，这个比例常数是从坩锅处看，圆片所对的总立体角部分式中，R是坩锅表面与圆片 cos cos k 表面之距离，θ和Ф分别为左 R2 与坩锅表面法线和圆片表面法线之间的夹角(见下图)。
为了得到好的均匀性，一种常用的方法是把柑锅和圆片放在同一个球表面上（如上图左）此时
pe 3 10 T
12 23
1 2 H NKT
e
式中σ金属薄膜表面张力，N是阿佛加德罗常数，△Hv是蒸发焓。
淀积速率
质量蒸发速率的表达式
RME

M pe 2 kT
如果所装材料全部熔化，通常可假定，对流和热传导将保持整个坩锅内材料的温度近似为恒定。若同时假定坩锅开口有恒定面积A，则有 M RML pe A 2 kT

微纳电子材料与工艺PPT演示文稿

Solidification of an isomorphous alloy such as Cu-Ni.
(a) Typical cooling curves (b) The phase diagram marking the regions of existence for the phases
zhouh81pkuszeducn311975年spear通过辉光放电技术分解硅烷得到的非晶硅薄膜中含有一定量的氢使得许多悬挂键被氢化大大降低了材料的缺陷态密度并且成功地实现了对非晶硅材zhouh81pkuszeducn32反应腔内抽上真空充入氢气或氩气稀释的硅烷气体直流或高频电源用电容或电感耦合的方式加在反应腔内的电极上腔内气体在电源作用下电离分解形成辉光的等离子体
zhouh81@32
反应腔内抽上真空，充入氢气或氩气稀释的硅烷气体，直流或高频电源用电容或电感耦合的方式加在反应腔内的电极上，腔内气体在电源作用下电离分解，形成辉光的等离子体。非晶硅薄膜就淀积在加热的衬底上，一般衬底温度在250-500度之间。若在反应气体中加入适当比例的 PH3或B2H6气体，便可以得到n型或p型的掺杂非晶硅薄膜。
晶体
非晶体
zhouh81@30
当电子态密度增加到一定数量的时候，局域态会质变成扩展态，电子便能自由的在非晶硅里迁移，电子迁移率陡增。
zhouh81@31
1975 年，Spear通过辉光放电技术分解硅烷，得到的非晶硅薄膜中含有一定量的氢，使得许多悬挂键被氢化，大大降低了材料的缺陷态密度，并且成功地实现了对非晶硅材料的p型和n型掺杂。
zhouh81@46
Diffusion Coefficient
zhouh81@47

微纳结构材料ppt课件

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+ 江雷等将聚丙烯腈原溶液通过多孔氧化铝模板挤入凝固液中固化,制备了针状聚丙烯腈纳米纤维阵列，将该纳米阵列聚丙烯腈纤维膜进行热解处理,具有超疏水性的纳米结构碳膜
6
+ 江雷等通过电纺的方法制备出一种具有多孔微球与纳米纤维复合结构的聚苯乙烯超疏水薄膜。其中多孔微球对薄膜的超疏水性起主要作用,而纳米纤维则交织成一个三维的网络骨架,“捆绑”住多孔微球,增强了薄膜的稳定性
7
+ Tadanaga等采用溶胶-凝胶技术制备透明的具有勃姆石（AlOOH）结构的氧化铝薄膜，此种结构的涂层对玻璃等底材具有很强的结合力。Tadanaga等发现，将这种氧化物涂层浸入沸水中,通过改变薄膜在热水中处理的时间，可以赋予涂层表面20-50nm的粗糙度。最后再采用全氟烷基氯硅烷或全氟烷基烷氧基硅烷处理表面，使表面获得较低的表面自由能，从而制得透明的高疏水性涂层
+ 他们还利用光刻蚀的方法制备具有微米级柱状阵列结构的硅表面然后用硅烷偶联剂进行疏水处理得到超疏水表面
+
冯琳等利用激光刻蚀有机硅表面,得到了微米亚
微米与纳米多级结构的超疏水表面
3
4
+ Lau 等在碳纳米管阵列薄膜的表面上以化学气相沉积法沉积一层共形的聚四氟乙烯膜, 得到的材料表面具有很好的疏水性
微纳结构材料的制备技术
1
+ 刻蚀技术 + 化学气相沉积法 + 模板技术 + 电纺技术 + 溶胶凝胶法 + 水热法 + 腐蚀金属法
2
+ 离子体聚合：
McCarthy 等用射频等离子体刻蚀双轴取向的聚丙烯膜,并加入聚四氟乙烯对聚丙烯的表面进行氟化改性,通过调节时间来控制聚丙烯表面的粗糙度和氟

《微纳加工技术》课件

聚焦离子束技术
特点：精度高、可控性好、可加工复杂结构
原理：利用高能量的离子束轰击材料表面，形成微纳结构
应用：微纳电子、微纳光学、微纳机械等领域
发展趋势：与光刻技术相结合，提高加工精度和效率
化学气相沉积技术
原理：通过化学反应在气相中形成薄膜
应用：广泛应用于微电子、光电子等领域
添加标题
热管理：微纳加工技术用于制造高性能的热管理设备，如热交换器、散热器等
06
微纳加工技术的挑战与展望
微纳加工技术的挑战
精度要求高：需要达到纳米级精度
材料选择困难：需要选择适合微纳加工的材料
工艺复杂：需要掌握多种微纳加工工艺
成本高昂：微纳加工设备的研发和制造成本高
微纳加工技术的发展趋势
2004年，美国科学家查尔斯·利伯发明纳米碳管，为纳米材料研究提供新方向
2010年，美国科学家乔治·怀特塞兹发明石墨烯，为纳米电子学研究提供新领域
03
微纳加工技术的基本原理
微纳加工技术的物理基础
微纳加工技术的基本原理：利用物理或化学方法，在微米或纳米尺度上对材料进行加工
物理基础：包括光学、电学、磁学、热学等物理原理
微纳加工技术在生物医学领域的应用
微纳加工技术在生物医学领域的优势
微纳加工技术在生物医学领域的挑战
微纳加工技术在生物医学领域的未来发展趋势
能源领域的微纳加工技术应用
太阳能电池：微纳加工技术用于提高太阳能电池的效率和稳定性
燃料电池：微纳加工技术用于制造高性能的燃料电池电极
储能设备：微纳加工技术用于制造高性能的储能设备，如超级电容器、锂离子电池等

纳米材料的结构和性质ppt课件

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此外，纳米磁性微粒还具备许多其他的磁特性．纳米金属Fe(8nm)饱和磁化强度比常规α-Fe低40％，纳米Fe的比饱和磁化强度随粒径的减小而下降(见图)；
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2.3光学性能
纳米粒子的一个最重要的标志是尺寸与物理的特征量相差不多，例如，当纳米粒子的粒径与超导相干波长、玻尔半径以及电子的德布罗意波长相当时，小颗粒的量子尺寸效应十分显著．与此同时，大的比表面使处于表面态的原子，电子与处于小颗粒内部的原子、电子的行为有很大的差别，这种表面效应和量子尺寸效应对纳米微粒的光学特性有很大的影响．甚至使纳米微粒具有同样材质的宏观大块物体不具备的新的光学特性．主要表现为如下几方面：
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例如可以将酯类氧化变成醇，醇再氧化变成醛，醛再氧化变成酸，酸进一步氧化变成CO2和水．半导体的光催化活性主要取决导带与价带的氧化-还原电位，价带的氧化—还原电位越正，导带的氧化—还原电位越负，则光生电子和空穴的氧化及还原能力就越强，从而使光催化降解有机物的效率大大提高．
硅作载体的镍纳米微粒作催化剂时，当粒径小
于5nm时，不仅表面活性好，使催化效应明显，
而且对丙醛的氢化反应中反应选择性急剧上升，
即使丙醛到正丙醇氢化反应优先进行，而使脱
碳引起的副反应受到抑制．
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由于纳米微粒具有大的比表面积，高的表面活性，及表面活性能与气氛性气体相互作用强等原因，纳米微粒对周围环境十分敏感．如光、温、气氛、湿度等，因此可用作各种传感器，如温度、气体、光、湿度等传感器。
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这是因为光吸收带的位置是由影响峰位的蓝移因素和红移因素共同作用的结果，如果前者的影响大于后者，吸收带蓝移，反之，红移．随着粒径的减小，量子尺寸效应会导致吸收带的蓝移，但是粒径减小的同时，颗粒内部的内应力会增加，这种压应力的增加会导致能带结构的变化，电子波函数重叠加大，结果带隙、能级间距变窄，这就导致电子由低能级向高能级及半导体电子由价带到导带跃迁引起的光吸收带和吸收带发生红移．纳米NiO中出现的光吸收带的红移是由于粒径减小时红移因素大于蓝移因素所致．