微纳加工作业及答案
增材制造装备在微纳米尺度制造中的应用考核试卷
B.陶瓷
C.钛合金
D.聚合物
16.微纳米增材制造中的表面处理技术包括以下哪些？（）
A.电镀
B.磨削
C.化学腐蚀
D.热处理
17.以下哪些现象在微纳米尺度制造中可能出现？（）
A.咖啡环效应
B.气泡形成
C.凝胶收缩
D.纤维定向
18.以下哪些技术可以用于微纳米尺度下的三维成型？（）
A.立体光固化（SLA）
3.双光子聚合技术在微纳米尺度制造中的应用有哪些？请详细说明其工作原理及其相对于其他增材制造技术的优势。
4.请结合具体实例，阐述微纳米增材制造在生物医学领域的重要性和应用前景。
标准答案
一、单项选择题
1. C
2. C
3. C
4. D
5. D
6. B
7. D
8. B
9. B
10. C
11. C
12. C
A.立体光固化（SLA）
B.激光烧结（LS）
C.直接写技术（DWP）
D.熔融沉积建模（FDM）
13.下列哪种现象在微纳米尺度制造中特别显著？（）
A.热膨胀效应
B.表面张力
C.质量守恒
D.磁化效应
14.微纳米增材制造在航空航天领域的应用主要是？（）
A.制造大型结构件
B.高精度复杂零件的制造
C.粗糙表面加工
13.以下哪些因素在微纳米尺度制造中需要特别考虑？（）
A.表面张力
B.热膨胀效应
C.质量守恒
D.磁化效应
14.增材制造中的多孔结构可以通过以下哪些技术实现？（）
A.选择性激光熔化（SLM）
B.电子束熔化（EBM）
C.材料挤出（FDM）
mems期末试题及答案
mems期末试题及答案【正文】MEMS期末试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列关于MEMS的说法正确的是：A. MEMS是一种电子器件B. MEMS只能用于传感器领域C. MEMS是一种微纳技术D. MEMS无法用于生物医学应用领域答案：C2. MEMS技术的主要特点是：A. 小尺寸B. 低成本C. 高效能D. 非可靠性答案：A、B、C3. MEMS是以下哪些学科的交叉融合？A. 机械工程B. 电子工程C. 材料科学D. 生物医学答案：A、B、C4. 压电效应被广泛应用于MEMS的领域是：A. 加速度计B. 血压计C. 光学元件D. 微机械臂答案：A5. 以下哪种测量原理常用于MEMS传感器？A. 磁敏效应B. 光电效应C. 压电效应D. 热敏效应答案：A、B、C、D6. MEMS器件中常用的制造工艺是：A. 电子束光刻B. 离子刻蚀C. 激光切割D. 干法腐蚀答案：A、B、D7. MEMS的应用范围包括以下哪些领域？A. 生物医学B. 人工智能C. 科学研究D. 工业制造答案：A、C、D8. MEMS技术对现代社会的影响主要体现在：A. 提高生产效率B. 创造新的应用领域C. 降低成本D. 减少环境污染答案：A、B、C9. MEMS器件的最小尺寸可以达到：A. 0.1mmB. 0.01mmC. 0.001mmD. 0.0001mm答案：C10. MEMS技术的发展趋势是：A. 更高的集成度B. 更小的尺寸C. 更低的功耗D. 更高的可靠性答案：A、B、C、D二、简答题（每题10分，共40分）1. 什么是MEMS技术？请简要介绍其基本原理。
答案：MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems），即微电子机械系统，是一种以微纳制造技术为基础，通过集成电路制造技术和微机械工艺制造微米尺度的机械结构和器件的技术。
其基本原理是通过微纳加工的方法，将微机械结构和电子、光电器件集成在一起，实现机械与电子的合一。
微纳笔记提问作业问题详解
第一章1、微纳米材料的三个特性是什么?答：微尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应。
2、微纳测试的研究内容是什么，并解释其内涵答: 研究内容: 圆片级测试、管芯级测试和器件级测试。
圆片级测试：主要解决MEMS在工艺线上制造过程中微结构与设计的符合性、微结构之间以及不同批次圆片间的一致性与重复性问题；管芯级测试：主要解决封装前微器件的成品率的测试问题；器件级测试：1、检测封装的质量，进行微器件的综合性能测试；2、考核微器件的可靠性，给出可靠性指标。
3、微纳测试方法有哪两大类答：接触式测试与非接触式测试。
4、微纳测试仪器有哪几类答：光学、电子学、探针等。
5、微纳测试的特点答：1、被测量的尺度小，一般在微纳米量级；2、以非接触测量为主要手段。
第二章1、试述光学法在微纳测量技术中的意义（同自动调焦法优点）答：1、由于是非接触测量，因而对被测表面不造成破坏，可测量十分敏感或柔软的表面；2、测量速度高，能扫描整个被测表面的三维形貌，且能测量十分复杂的表面结构；3、用这种方法制成的测量仪器可用在制造加工过程中实现自动化测量。
2、可见光的波长范围答：400~760nm3、凸透镜成像的5种形式答：形式1：当物距大于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，物像异侧。
形式2：当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距，成倒立、等大的实像，物像异侧。
形式3：当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距，成倒立、放大的实像，物像异侧。
形式4：当物距等于1倍焦距时，则不成像，成平行光射出。
形式5：当物距小于1倍焦距时，则成正立、放大的虚像，物像同侧。
4、几何光学的成像原理、波动光学的成像原理答：几何光学成像原理：1、在均匀介质中，光线直线传播；2、光的反射定律；3、光的折射定律；4、光程可逆性原理。
波动光学成像原理：1、光的干涉；2、光的衍射；3、光的偏振。
5、显微镜与望远镜的异同点答：相同点：（1）都是先成实像，后成虚像（2）他们的目镜都成正立放大虚像。
微纳米加工技术及其应用考题
微纳米加工技术及其应用考题引言在今天的高科技领域中，微纳米加工技术已经成为一个非常重要的研究和应用领域。
微纳米加工技术是通过利用先进的工艺和设备，对材料进行精确的加工和控制，以制造微小尺寸的结构和器件。
这项技术已经广泛应用于微电子、电子学、光学、生物医学和纳米材料等领域，为人类社会的发展做出了巨大贡献。
本文将通过一些考题的形式，详细介绍微纳米加工技术的原理、方法和应用。
第一部分：微纳米加工技术的基础知识问题1：请简述微纳米加工技术的定义及其与传统加工技术的区别？传统加工技术主要针对宏观尺寸材料的加工，而微纳米加工技术则专注于微小尺寸材料的加工。
微纳米加工技术的定义是利用纳米级的工艺和设备对材料进行精确的加工和控制，以制造微小尺寸的结构和器件。
与传统加工技术相比，微纳米加工技术具有以下几个区别：•尺寸：微纳米加工技术注重控制和制造纳米级的结构和器件，尺寸一般在纳米和微米级别。
而传统加工技术主要针对宏观尺寸的物体，尺寸一般在毫米和米级别。
•精度：微纳米加工技术的加工精度非常高，可以达到纳米级别的精度。
而传统加工技术的精度一般在微米级别。
•硬度：由于微纳米尺寸的加工特点，微纳米加工技术往往需要面对微小尺寸材料的加工，因此对硬度的要求较高。
问题2：请简述微纳米加工有哪些常见的方法和工艺？微纳米加工技术有多种常见的方法和工艺，包括：•光刻技术：将光刻胶涂在基底上，经过曝光和显影等步骤，来制造微小尺寸结构。
光刻技术常用于芯片制造和微电子器件的制造。
•电子束曝光技术：通过电子束照射来对材料进行加工和控制，具有高分辨率和高加工精度的优势。
主要应用于制造高精度的结构和器件。
•离子束刻蚀技术：利用离子束对材料表面进行刻蚀，从而制造微小尺寸的结构和器件。
离子束刻蚀技术通常用于制造微电子器件和光学元件。
•原子层沉积技术：通过将材料逐层沉积在基底上，来制造具有特定厚度和结构的薄膜。
问题3：请简述微纳米加工的应用领域及相关案例？微纳米加工技术已经广泛应用于以下领域：•微电子学：微纳米加工技术是现代芯片制造的核心技术之一。
激光器的光刻与微纳加工技术考核试卷
标准答案
一、单项选择题
1. A
2. D
3. C
4. B
5. C
6. B
7. A
8. A
9. C
10. A
11. B
12. C
13. A
14. B
15. B
16. A
17. C
1.激光器的基本原理是（）。
A.激光放大
B.振动放大
C.光放大
D.辐射放大
2.光刻技术中，用于控制光束形状的装置是（）。
A.光刻机
B.镜头
C.光栅
D.光刻胶
3.微纳加工中，用于去除材料的方法是（）。
A.溶解
B.化学气相沉积
C.激光刻蚀
D.机械研磨
4.光刻胶的感光性主要由其（）决定。
A.红外吸收
B.紫外吸收
11.微纳加工中，电镀技术可以实现高精度图案的沉积。（）
12.光刻胶的溶解度越高，其耐温性越好。（）
13.激光器的输出光束稳定性越好，光束发散角越小。（）
14.光刻过程中，光束的偏振状态对图案的完整性没有影响。（）
15.激光器的泵浦源功率越高，输出光束的强度越强。（）
16.微纳加工中，化学机械抛光技术可以去除材料表面的微小凹凸不平。（）
D.机械研磨
18.光刻胶的溶解度主要影响其（）。
A.感光速度
B.分辨率
C.耐温性
D.曝光速度
19.激光器的输出频率主要由（）决定。
A.激光介质
B.激光增益介质
C.激光谐振腔
D.激光泵浦源
微细加工习题答案
1021 2 ×1019
⎞ ⎟
×
⎠
44 exp
⎛ ⎜⎝
−
4.37 0.119
⎞ ⎟⎠
= 1.239×10−11cm2s-1
推进扩散后的结深为
xj = 2
D2t2
⎡⎛
⎢ ⎢⎣
ln
⎜⎜⎝
2CS1 π CB
1
D1t1 D2t2
⎞⎤ 2
⎟⎟⎠
⎥ ⎥⎦
=
A
D2t2
式中
A
=
2
⎡ ⎢ ln ⎢⎣
⎛ ⎜⎜⎝
2CS1 π CB
⎞2 ⎟ ⎠
D2 = 38 1s
A(2)
=
2
⎡ ⎢ln ⎢⎣
⎛ ⎜⎜⎝
2CS1 π CB
1
D1t1
D
2
t
(1) 2
⎞⎤ 2
⎟⎟⎠
⎥ ⎥⎦
=
5.84
t (2) 2
=
⎛ ⎜ ⎝
xj A(2)
⎞2 ⎟ ⎠
D2 = 379s
推进扩散后的表面浓度为
CS2
=
2CS1 π
D1t1 = 5 .0 4 × 1 016 cm −3 D2t2
Nmax
=
0.4Q ΔRP
Q = NmaxΔRP = 1.725×1012 cm−2 0.4
xj = RP + ΔRP
2 ln
⎛ ⎜ ⎝
Nmax NB
⎞ ⎟ ⎠
=
0.51μm
第 5 章第 4 题（参考例 5.1） 在注入机中，用本章所述的质量分析器来引出所需的元 素。假设引出电压20keV，分析器曲率半径30cm，计算引出硅 （质量28）所需磁场？解释为什么当离子源室有极小的真空漏 气时注入分布中有N2存在？
微纳练习题解答201最新整理3
一、简答题1.套准精度,套准容差的定义。
大约关键尺寸的多少是套准容差？套准精度是测量对准系统把版图套准到硅片上图形的能力。
套准容差描述要形成图形层和前层的最大相对位移,一般，套准容差大约是关键尺寸的三分之一。
2.信息微系统的特点是什么？低成本，能耗低，体积小，重量轻，高可靠性和批量生产，可集成并实现复杂功能。
3.微加工技术是由什么技术发展而来的，又不完全同于这种技术。
独特的微加工技术包括哪些？（1）微电子加工技术；（2）表面微制造、体硅微制造和LIGA工艺。
4.微电子的发展规律为摩尔定律，其主要内容是什么?集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小√2倍5.单晶、多晶和非晶的特点各是什么？单晶：几乎所有的原子都占据着安排良好的规则的位置，即晶格位置；非晶：原子不具有长程有序，其中的化学键，键长和方向在一定的范围内变化；多晶：是彼此间随机取向的小单晶的聚集体，在工艺过程中，小单晶的晶胞大小和取向会时常发生变化，有时在电路工作期间也发生变化6.半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质；当受外界光和热作用时，半导体的导电能力明显变化；在纯净半导体中掺入某些杂质可以使半导体的导电能力发生数量级的变化。
7.在光滑的金属和空气界面，为什么不能激发表面等离子体波？对于光滑的金属表面，因为表面等离子体波的波矢大于光波的波矢，所以不能激发表面等离子体波。
8.磁控溅射镀膜工艺中，加磁场的主要目的是什么？将电子约束在靶材料表面附近，延长其在等离子体中运动的轨迹，提高与气体分子碰撞和电离的几率9.谐衍射光学元件的优点是什么？高衍射效率、优良的色散功能、减小微细加工的难度、独特的光学功能10.描述曝光波长与图像分辨率的关系，提高图像分辨率，有哪些方法？（1）NA = 2 r0/D, 数值孔径；K1是工艺因子：0.6～0.8（2）减小波长和K1，增加数值孔径11.什么是等离子体去胶，去胶机的目的是什么？氧气在强电场作用下电离产生的活性氧，使光刻胶氧化而成为可挥发的CO2、H2O 及其他气体而被带走；目的是去除光刻后残留的聚合物12.硅槽干法刻蚀过程中侧壁是如何被保护而不被横向刻蚀的？通过控制F/C的比例，形成聚合物，在侧壁上生成抗腐蚀膜13.折衍混合光学的特点是什么？折衍混杂的光学系统能突破传统光学系统的许多局限，在改善系统成像质量减小系统体积和质量等诸多方面表现出传统光学不可比拟的优势14.刻蚀工艺有哪两种类型？简单描述各类刻蚀工艺干法刻蚀：在气态等离子体中，通过发生物理或化学作用进行刻蚀湿法刻蚀：采用液体腐蚀剂，通过溶液和薄膜间得化学反应就能够将暴露得材料腐蚀掉15.微纳结构光学涉及三个理论领域，其中标量衍射理论适用于设计d>=10λ的微纳光学器件；矢量衍射理论适用于设计d～λ的微纳光学器件；等效介质折射理论适用于设计d<=λ/10的微纳光学器件。
麻纤维纱线的微纳米加工技术考核试卷
10.绿色制造是麻纤维纱线微纳米加工技术的主要发展趋势之一。（）
注意：请将答案填写在答题括号内。
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
1.请简述麻纤维纱线微纳米加工的主要目的及其在纺织品中的应用优势。
2.描述麻纤维纱线微纳米加工过程中可能出现的挑战，并提出相应的解决策略。
A.加工成本高
B.技术复杂
C.纤维损伤
D.市场接受度低
13.以下哪些策略可以用来提高麻纤维纱线微纳米加工的可持续性？（）
A.采用绿色化学试剂
B.提高能源利用效率
C.实施废弃物回收
D.减少水资源消耗
14.麻纤维纱线微纳米加工后的功能性改进可能涉及以下哪些方面？（）
A.防水性能
B.防菌性能
C.耐紫外线性能
A.高性能化
B.多功能化
C.智能化
D.环保化
注意：请将答案填写在答题括号内。
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.麻纤维纱线的主要成分是__________。
2.微纳米加工技术通常涉及到纤维表面的加工精度在__________量级。
3.在麻纤维纱线微纳米加工中，__________是一种常用的物理加工方法。
A.光学显微镜
B.电子显微镜
C.声发射技术
D.红外光谱仪
17.麻纤维纱线微纳米加工后的性能测试方法不包括以下哪种？（）
A.强度测试
B.伸长率测试
C.色牢度测试
D.导电性测试
18.下列哪种因素会影响麻纤维纱线微纳米加工的稳定性？（）
A.纤维原料的批次
B.加工设备的磨损
微纳制造技术作业
问题：1、微机械制造材料大致分为几类而常用的制造微机电产品的材料有哪些，MEMS装置为何大多选用硅材料制造2、纳米材料与常规的材料相比，有哪些优点答：1、（1）微机械制造材料大致分为结构材料、功能材料和智能材料三大类。
（2）常用的制造微机电产品的材料有：a，结构材料：是以力学性能为基础，具有一定强度，对物理或化学性能也有一定要求，一般用于构造微机械器件结构机体的材料，如硅晶体。
b，功能材料：指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。
如压电材料、光敏材料等。
c，智能材料：一般具备传感、致动和控制3个基本要素。
如形状记忆合金、磁/电致伸缩材料、导电聚合物、电流变/磁流变材料等。
（3）由于硅材料具有众多优点，所以MEMS装置大多选用硅材料制造。
其优点如下：①优异的机械特性：在集成电路和微电子器件生产中，主要利用硅的电学特性；在微机械结构中，则是利用其机械特性。
或者同时利用其机械特性和电学特性，即具有机电合一的特性，便于实现机电器件的集成化。
②储量丰富，成本低。
硅是地壳中含量最多的元素之一，自然界的硅元素通常以氧化物如石英（sio2）的形式存在，使用时要提纯处理，通常加工成为单晶形式（立方晶体，各向异性材料）③便于批量生产微机械结构和微机电元件。
硅材料的制造工艺与基层电路工艺有很好的兼容性，便于微型化、集成化和批量生产。
硅的微细加工技术比较成熟，且加工精度高，容易生成绝缘薄膜。
④具有多种传感特性，如压电阻效应、霍尔效应。
⑤纯净的单晶硅呈浅灰色，略具有金属性质。
可以抛光加工，属于硬脆材料，热传导率较大，对温度敏感。
2、纳米材料内部粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。
对纳米体材料，可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。
①“更轻”是指借助于纳米材料和技术，可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件，减小器件的体积，使其更轻盈。
微纳加工作业及答案
作业一1. 在形成微机械结构的空腔或可活动的微结构过程中，先在下层薄膜上用结构材料淀积所需的各种特殊结构件，再用化学刻蚀剂将此层薄膜腐蚀掉，但不损伤微结构件，然后得到上层薄膜结构（空腔或微结构件）。
由于被去掉的下层薄膜只起分离层作用，故称其为牺牲层。
a) 淀积一层牺牲层；b) 淀积一层结构层；c) 匀胶、光刻、蚀刻，将结构层图形化；d) 淀积一层牺牲层；e) 匀胶、光刻、蚀刻，将中心部分的牺牲层图形化；f) 淀积一层结构层；g) 经过匀胶、光刻、蚀刻等流程，将结构层图形化；h) 利用腐蚀的方法去掉牺牲层，保留了结构层，得到微马达。
2. 或非门T1、T2为PMOS，当输入电平为低电平时导通。
T3、T4为NMOS，当输入电平为高电平时导通。
导通状态用√表示，非导通状态用×表示。
作业二1.对于一个NA为0.6的投影曝光系统，计算其在不同曝光波长下的理论分辨率和焦深，并作图。
设k1=0.6，k2=0.5（均为典型值）。
图中的波长范围为100nm到1000nm（DUV和可见光）。
在你画的图中，标示出曝光波长g线436nm，i线365nm，KrF 248nm，ArF 193nm。
根据这些简单计算，考虑ArF源是否可以达到0.13μm 和0.1μm级的分辨率？答：根据这些计算可知ArF (193 nm)的分辨率不能达到0.13 µm和0.1μm级。
可以采用其他先进技术,如相移掩膜、离轴照明等,ArF将有可能达到0.13µm或者0.1µm级别。
2. 一个X射线曝光系统，使用的光子能量为1keV，如果掩膜板和硅片的间隔是20μm，估算该系统所能达到的衍射限制分辨率。
答：1 keV光子能量对应的波长为X射线系统是接近式的曝光系统，所以分辨率为3. 对于157nm F2准分子激光的光学投影系统：a. 假定数值孔径是0.8，k1=0.75，使用分辨率的一级近似，估算这样的系统能达到的分辨率。
锦纶纤维的微纳米加工技术考核试卷
D.聚酯
2.下列哪种方法不属于微纳米加工技术？（）
A.熔融纺丝
B.湿法纺丝
C.纳米压印技术
D.聚合物电纺
3.锦纶6和锦纶66的主要区别是：（）
A.分子量
B.聚合单体
C.纺丝工艺
D.熔融温度
4.微纳米加工技术中，电纺丝的原理是：（）
A.利用静电场拉伸流体产生纤维
B.利用高速气流拉伸流体产生纤维
10.优化纺丝工艺是提高微纳米锦纶纤维性能的唯一途径。（）
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
1.请描述锦纶纤维微纳米加工技术中的电纺丝过程，并说明影响电纺丝纤维直径的主要因素有哪些。
2.简要阐述锦纶纤维微纳米加工技术在生物医学领域的应用，并列举至少三种具体的微纳米锦纶纤维产品及其功能。
7.微纳米锦纶纤维在电子领域的应用，其优势在于其______和______。
8.为了提高电纺丝的产量，可以采取的措施包括提高______和增加______。
9.锦纶纤维微纳米加工过程中，常用的溶剂包括______和______。
10.在考虑锦纶纤维微纳米加工技术的环保和可持续性时，需要关注的问题有______、______和______。
A.电压
B.接收距离
C.溶液粘度
D.环境湿度
14.锦纶纤维微纳米加工技术中，湿法纺丝的缺点是：（）
A.纤维强度低
B.生产速度慢
C.分散性差
D.设备成本高
15.以下哪种方法可以改善锦纶纤维的染色性能？（）
A.热处理
B.化学处理
C.物理处理
D.以上都可以
16.微纳米锦纶纤维在生物医学领域的应用主要是：（）
3.请比较熔融纺丝、湿法纺丝和干法纺丝这三种微纳米加工技术，包括它们的优缺点以及适用范围。
微纳测试题答案
1什么是微纳米技术？微纳米技术是指通过在微纳米尺度范围内对物质的控制来创造并使用新的材料、装置和系统。
2微纳米测量技术的特点？微纳米测量技术是指针对微纳米和维系统技术领域的测量技术特点：1被测量的尺度小，一般在微纳米量级2以非接触测量为主要手段3微纳米测量主要方法测试方法：（光学测试：）自动调焦法、光学三角法、条纹投影法、莫尔条纹法、光学干涉测量法等（显微测试：）光学显微测量法、激光扫描显微测量法、扫描电子显微镜测量法、原子力显微测量法等4自动调焦法测量表面微结构尺寸时的优点（光学法在微纳米测量技术中的意义）：由于是非接触测量，因而对被测表面不造成破坏，可测量十分敏感或柔软的表面；测量速度高，能扫描整个被测表面的三维形貌，且能测量十分复杂的表面结构；用这种方法制成的测量仪器可用在制造加工过程中实现自动化测量5与金刚石探针接触测量相比，自动调焦法有哪些特点？与金刚石探针接触测量相比，自动调焦法的光点直径要小得多，因而能获取表面的十分细微的结构特征。
6什么是三角法？三角法是利用通过一段已知长度的基本距离来测量到达一个被测物点的角度，并由此确定到它的距离的原理，通过光学方法进行几何尺度测量的方法。
主要用途是测量被测物表面到测量基准点的距离，并通过几何关系求的一维及表面三维形貌。
7影响三角法测量精度的因素1表面粗糙度的影响2被测表面微结构的影响3散斑的影响8电子束与固体表面作用时会产生那些信号？这些信号各有什么用途？入射电子损失的能量可能会激发样品发射携带样品成分信息的信号，如二次电子、俄歇电子、X射线等。
二次电子与背反射电子用扫描电子显微术(SEM)分析；绕散射电子和透射电子用透射电子显微术(TEM)分析；俄歇电子、荧光、特征X射线和非弹性散射电子分别用俄歇电子谱(AES)、阴极发光谱(EDS)和电子能量损失谱(EELS)等技术分析9原子力显微镜有哪三种工作模式？接触模式（排斥力）、非接触模式（吸引力）、间断接触模式（轻敲）10 MEMS结构中应力与应变的测量方法：1谐振频率法2加载变形法3临界挠曲法4结构位移法5旋转指针法6硅片弯曲法7 X射线衍射（XRD）法8拉曼光谱法11 MEMS材料机械特性的测试与宏观材料特性的测试有什么区别？主要难点体现在哪些方面？MEMS中的微机械器件通常都使用硅和其他一些薄膜材料，但随着其发展，使我们需要更好的了解材料的机械特性。
纳米作业参考答案
作业
1.简述纳米材料的概念与分类。
2.纳米材料具有那些奇异特性？
3.人们发现鸽子、海豚、蝴蝶及蜜蜂等具 有回归的本领，它们是如何辨别方向的？
1.简述纳米材料的概念与分类。
①纳米材料是指材料的几何尺寸达到纳米级尺度水平， 并且具有特殊性能的材料。 20世纪80年代，纳米材料的定义为1~100nm尺度范 围内的纳米颗粒（纳米晶）和由纳米颗粒组成的薄 膜和块体。现在纳米材料的广义定义是指在三维空 间中至少有一维处于纳米尺度范围内，或由纳米基 本单元构成的材料。其性质完全不同于常规材料， 而具有特殊性。
②所谓纳米技术标准就是关于纳米结构产品生产、性能测试技术、运输和使用的技术规 范性文件。市场上很多的“纳米商品”还不是真正意义上的“纳米产品”， 一些商家为 了商业利益乱贴“纳米”标签，玩弄“纳米技术戏法”，“纳米水”、“纳米冰箱”等。 纳米产品识别问题已成为突出的问题。目前，广大消费者对纳米技术及其产品的知识了 解不多，因此造成了纳米产品的无序发展，快速发展的纳米产品市场急需纳米标准来规 范。 ③纳米技术的正面效应和负面效应是相互依赖、相互制约的两个方面，在研究中处于同 等重要的地位，纳米安全性和纳米标准化研究是纳米科学内涵不可或缺的重要方面。
微纳米测试技术题及答案
微纳米测试技术题及答案Q.1 微纳米测试技术包含的尺度范围是多少?微纳米尺度测试对微纳米尺度制造发展有什么重要作用?答：尺度范围：微米尺度: 0.1um ～mm ，纳米尺度:0.1nm ～0.1um。
重要作用：测试技术是微纳米技术的基础；测试技术是微纳米技术进一步发展的保障；测试技术也是微纳米技术应用的具体体现。
Q.2 分析说明微纳米测试的特点和内涵? 答：特点：被测尺度微小,处于微纳米级;样品小,样品固定困难;信号量相关时信号弱,信噪比小; 微纳米测试尺度范围大107(nm～mm); 现有ISO公差不适用;几何量测量中非接触方法使用多.内涵：被测样品、工件的几何尺寸在微纳级；被测工件的精度在微纳级；以上样品相关性能的测量方法和测试技术；Q.3 试述真空镀膜中在线测量薄膜厚度的主要方法?答：台阶仪，椭圆偏光仪，球磨法（球磨法能否用于在线测量）。
其它??学干涉法 ??涡流法 ??容法??微镜观测法石英晶体法……Q.1 薄膜、小体积材料、微结构材料力性能测量方法有那些？答：测量硬度、弹性模量、屈服强度、断裂性能、疲劳的方法有：纳米压入法，微梁弯曲，鼓泡法，微拉伸法及其它方法。
测量结合强度：划痕实验、引拉法，剥离法。
测量应力：旋转指针法、基片弯曲法、谐振频率法、加载变形法、临界挠度法等Q.2 纳米压入法如何测量薄膜材料力学性能? 那些因素会影响薄膜力学性能的测量结果? Sinking-in和piling-up分别会对测量结果有何影响?答：Q.3 微梁弯曲法中简支梁、悬臂梁、两端固支梁样品对测试装置的要求有何不同？微拉伸法和鼓泡法测试的特点与难点是什么?Q.4 划痕法测结合强度的影响因素有那些? 答：Q.1 什么是横向分辨率和纵向分辨率,从分辨率和量程要求论述如何选用微器件结构参数的测量方法?Q.2 两维测量方法有那些,特点和适用性如何?Q.3 那些方法可实现三维微结构的测量?论述三角法的基本原理?那些因素会影响三角法的测量的分辩和精度?Q.1 MEMS器件动态性能测试的困难是什么?电测法的优缺点是什么? Q.2 和宏观样品相比, MEMS器件动态性能的三个环节有何异同? Q.3 高速摄像和频闪显微进行动态性能测试中的适用性有何不同?Q.4 频闪的作用是什么?微器件动态性能测试中如何使用频闪技术?Q.1 什么是方块电阻? 方块电阻有什么特性?如何用四探针法测方块电阻?Q.2 试述如何采用范德堡法和改进的范德堡法测量薄膜电阻? 比较说明两种方法的特点.Q.1 超精密加工表面粗糙度的测量方法有那些？取样长度和仪器分辩率会对评定结果有何影响？Q.1 什么是等效粒径？纳米颗粒粒径测试方法有那些？各自的特点是什么？Q.2 比表面积定义是什么？BET比表面积测定过程和特点是什么？Q.1 SEM工作原理及对样品的要求？SEM主要特点是什么？SEM如何进行微结构几何参数的测量？Q.1 STM与AFM的工作原理是什么？Q.2 STM工作模式有那些，分别有什么特点？AFM工作模式有哪些，各自有什么特点？感谢您的阅读，祝您生活愉快。
纳米作业及答案 完整版
绪论1、什么是纳米科学技术？纳米科技的主要研究内容有哪些？定义：20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，是研究在千万分之一米(10–7)到十亿分之一米(10–9m)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术，又称为纳米技术。
纳米科技的主要研究内容:（1）创造和制备优异性能的纳米材料；（2）制备各种纳米器件和装置；（3）探测和分析纳米区域的性质和现象。
2、纳米材料的定义？按照结构维度划分，纳米材料可以分为哪几类？纳米材料(Nanomaterials)的定义:把组成相或晶粒结构的尺寸控制在1-100纳米范围的具有特殊功能的材料称为纳米材料。
即三维空间中至少有一维尺寸在1-100纳米范围的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料。
按结构维度( the number of dimensions）分为5类：(1)0维材料quasi-zero dimensional—三维尺寸为纳米级(100 nm)以下的颗粒状物质。
(2)1维材料—线径为1—100 nm的纤维(管)。
(3)2维材料—厚度为1 — 100 nm的薄膜。
(4)体相纳米材料(由纳米材料组装而成)。
(5)纳米孔材料(孔径为纳米级)3、纳米科技的最终目标是什么？纳米科技的最终目标：直接利用物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品。
4、制造纳米产品的技术路线有哪些？制造纳米产品的技术路线可分为两种：―自上而下‖ (top down)：是指通过微加工或固态技术，不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化。
如：切割、研磨、蚀刻、光刻印刷等。
特点：尺寸从大到小―自下而上‖ (bottom up) ：是指以原子分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品，这种技术路线将减少对原材料的需求, 降低环境污染。
如：化学合成、自组装、定位组装等。
(完整版)微纳加工
(完整版)微纳加工微纳加工是一种先进的制造技术，通过对材料进行精确控制和处理，实现微小尺度器件的制作和加工。
本文将详细介绍微纳加工的原理、应用以及对现代工业的影响。
一、微纳加工原理微纳加工是利用光刻、湿法腐蚀、干法刻蚀、电解沉积等技术，对微米、纳米尺度材料进行加工和制造。
其主要原理包括以下几个方面：1. 光刻技术：利用光敏材料和光掩膜，通过曝光、显影等工艺步骤，在材料表面形成微米级、纳米级的图案，用于制作微小器件的结构。
2. 湿法腐蚀：通过浸泡在特定液体中，使材料表面发生化学反应，从而控制材料的蚀刻速率和形貌，进而制作出所需结构。
3. 干法刻蚀：利用高能粒子束、等离子体或激光等，将材料进行物理或化学蚀刻，实现微细结构的形成。
4. 电解沉积：通过电解反应，在导电物质上沉积金属、合金或其他化合物，形成所需形貌和厚度的微细结构。
二、微纳加工应用微纳加工技术的应用范围广泛，涵盖了电子、光学、生物医学等多个领域。
以下是几个典型的应用实例：1. 微电子工业：微纳加工技术是集成电路制造的基础，通过微米级的光刻和刻蚀工艺，制作出复杂的电路结构和器件。
这不仅推动了电子产品的小型化和功能化，还提高了整个电子产业的水平和竞争力。
2. 光学器件：微纳加工技术可用于制作光栅、光波导、光纤连接器等光学器件，实现光信息的传输和控制。
同时，通过微细结构的设计和制造，还能改变光的传播性质，创造出新型的光学器件。
3. 生物医学：微纳加工技术在生物医学领域有着广泛的应用。
例如，通过微纳米结构的制造，可以实现细胞的操控和观察，探索细胞的行为和机理。
此外，微纳加工技术还可以制作微流控芯片、生物传感器等，用于生物分析和医学诊断。
4. 传感器与检测：利用微纳加工技术，可以制作出高灵敏度、高稳定性的传感器和检测器件。
这些传感器可以应用于环境监测、工业控制、生物检测等领域，为人们提供精确、可靠的测量和监测手段。
三、微纳加工对现代工业的影响微纳加工技术的发展对现代工业产生了深远的影响：1. 产品创新：微纳加工技术为产品的创新提供了新的可能性。
(完整版)微纳加工
上图为该工艺过程的说明
二、横向抽减法
1、定义 2、应用 3、目的 4、其他方法
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1、定义
? 横向抽减加工方法 ： 横向抽减法是将一个宽图形从两侧逐渐抽减使之最后变
成窄图形的方法。 利用化学湿法腐蚀的各向同性和反应离子刻蚀的部分各
向同性，是实现横向抽减的一种有效途径。使用这一技术 的关键是要 尽可能使刻蚀达到各向同性 ，即达到尽可能显 著的横向刻蚀 。
2、工艺步骤
? 纳米球阵列掩膜制作点阵结构的过程包括：纳米球 自组装、蒸发镀膜、去除纳米球掩膜层等步骤。
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2、工艺步骤
? 1、纳米球自组装：利用普通甩胶机将含有纳米球的悬浮 液旋转涂覆到样品表面，通过纳米球间液体毛细管作用 形成规则排列，形成纳米球阵列掩膜。
? 2、蒸发金属镀膜。镀膜厚度为10~20nm。 ? 3、酸中溶解
? 二氧化硅纳米球阵列还可以作为微透镜阵列。每一 个二氧化硅都是一个球形透镜，可以将入射光汇聚 成一点。
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纳米球阵列刻蚀掩膜
? 将二氧化硅小球排列在光刻胶层上，入射光进入球 透镜阵列会聚对光刻胶曝光，显影后在光刻胶上形 成孔阵列。小孔的大小不仅与球透镜会聚光斑的大 小有关，还与曝光剂量有关。
如用0.97微米直径的二氧化硅小球和365nm波长紫外光 可以在光刻胶上得到250nm的孔阵列。若要制作100nm 以下的孔阵列，需要用深紫外波长的光源曝光。
将镀膜后的样品放在氯乙酸中，将聚苯乙烯纳米球溶解， 最后在衬底材料表面留下纳米金属点阵。
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图示金属点阵
如图所示，这些只有几十个纳米的金属点 阵可以用于量子点器件、高密度磁存储器 件等应用。
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纳米球阵列刻蚀掩膜
? 纳米球阵列可以做刻蚀掩膜，将纳米球阵列的间隙 图形转移到衬底材料上，此处需要二氧化硅纳米球 阵列做掩膜，刻蚀形成纳米孔的点阵。
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作业一
1. 在形成微机械结构的空腔或可活动的微结构过程中，先在下层薄膜上用结构材料淀积所需的各种特殊结构件，再用化学刻蚀剂将此层薄膜腐蚀掉，但不损伤微结构件，然后得到上层薄膜结构（空腔或微结构件）。
由于被去掉的下层薄膜只起分离层作用，故称其为牺牲层。
a) 淀积一层牺牲层；
b) 淀积一层结构层；
c) 匀胶、光刻、蚀刻，将结构层图形化；
d) 淀积一层牺牲层；
e) 匀胶、光刻、蚀刻，将中心部分的牺牲层图形化；
f) 淀积一层结构层；
g) 经过匀胶、光刻、蚀刻等流程，将结构层图形化；
h) 利用腐蚀的方法去掉牺牲层，保留了结构层，得到微马达。
2. 或非门
T1、T2为PMOS，当输入电平为低电平时导通。
T3、T4为NMOS，当输入电平为高电平时导通。
导通状态用√表示，非导通状态用×表示。
作业二
1.对于一个NA为0.6的投影曝光系统，计算其在不同曝光波长下的
理论分辨率和焦深，并作图。
设k1=0.6，k2=0.5（均为典型值）。
图中的波长范围为100nm到1000nm（DUV和可见光）。
在你画的图中，标示出曝光波长g线436nm，i线365nm，KrF 248nm，ArF 193nm。
根据这些简单计算，考虑ArF源是否可以达到0.13μm 和0.1μm级的分辨率？
答：
根据这些计算可知ArF (193 nm)的分辨率不能达到0.13 µm和0.1μm级。
可以采用其他先进技术,如相移掩膜、离轴照明等,ArF将有可能达到0.13µm或者0.1µm级别。
2. 一个X射线曝光系统，使用的光子能量为1keV，如果掩膜板和硅片的间隔是20μm，估算该系统所能达到的衍射限制分辨率。
答：1 keV光子能量对应的波长为
X射线系统是接近式的曝光系统，所以分辨率为
3. 对于157nm F2准分子激光的光学投影系统：
a. 假定数值孔径是0.8，k1=0.75，使用分辨率的一级近似，估算这样的系统能达到的分辨率。
b. 这样的系统的实际投影结果表明，它们有能力分辨0.07μm 尺寸的特征。
请建议3种使此类系统可以实现上述分辨率的方案。
答：a）简单的分辨率公式：
b）计算得到的分辨率几乎是要求值的两倍，因此需要采用一些方法使分辨率达到要求。
1. 采用相移掩模技术
2. 光学邻近效应纠正
3.离轴照明技术
4. 光学投射式光刻系统产生的空间图像受衍射影响。
下图为模拟得到的这类系统在光刻胶上产生的典型曝光光强的空间分布图像。
黑线外框代表了光刻版实际图形，计算的空间曝光光强分布图是黑线框内的彩色区。
光强分布图的主要特点是图形为圆角，而想要的实际图形是规则的直角。
使用衍射理论，结合现代光学投影光刻工具的物理特点，从物理上解释为什么这些特征看上去是这样的。
衍射效应限制了投射式光刻系统的分辨率。
透镜尺寸有限，意味着高能级的衍射条纹在传输中会被丢失，所以无法完全重现掩模板图像。
丢失的信息正是边缘细节的信息，例如矩形的尖锐的直角就是一个细节信息，这些丢失了，所以直角变成了圆角。
作业三
1. 对于一个薄膜CVD淀积，发现质量传输系数h G=10 cm/s和表面反应速率系数k s=107 exp( -1.9 eV/kT)cm/s。
淀积温度为900℃，哪一种淀积系统你将推荐使用：(a)冷壁，石墨支座型；或(b)热壁，堆放硅片型？解释你的回答。
注意公式中的T要以K为单位，温度需转换成K。
k为玻尔兹曼常数
答：1eV=1.602×10-19J，玻尔兹曼常数k=1.38×10-23J/K=8.62×10-5 eV/K 900℃时，相当于1173K
=0.069 cm/s
由于k s <<h G, 所以属于反应控制区域，在这个区域薄膜的生长率
与温度相关，而对堆放的要求较低。
在热壁情况下，温度可以较为精确的控制，所以选择热壁。
采用堆放硅片的形式可以获得更高的生产率，所以选择这种形式。
2. a.对于一个有下面参数值的CVD系统，画出淀积速率（对数坐标）与1/T(K)的函数关系，图中温度的范围为600~1200℃。
h G=0.5 cm/s
k s =4×106 exp (-1.45 eV/kT)cm/s
组成粒子的分压力=1torr，总的压力为760torr
C T/N=1/10000
根据图形指出反应和质量传输限制范围。
答： a. 生长率的方程为：
b. 当总压力减小到1torr时，h G增加到100倍。
假设组成粒子分压力保持一样，C T以和总压力P total同样的因子减小，重做此题。
答：在低压情况下，仅仅h G变化（增加100倍）。
C T / N乘以P g/P total 仍为常数，这是因为N（薄膜密度）和P g保持不变，C T/P total比率不变。
对于1atm气压情况下，温度大于800℃的区域为传输控制区域，小于该温度的区域为表面反应控制区。
而对于低压情况，这个分隔位置超过了1200℃。
3. 一位新的淀积工程师安装了公司新蒸发设备，希望装在球形硅片支座内壁上所有硅片得到均匀的淀积。
他安装蒸发源坩埚在球形中心。
如果蒸发源像一个理想小面积平面源，按照下面的定义，淀积速率与θ的函数关系是什么？（令蒸发速率=3×10-3mg/s ，半径r0 =10cm ，被淀积材料密度=10 mg/cm3。
）画出从-90℃到90℃范围内，生长速率v(nm/s)与θ的关系曲线。
比较直接面对平面源（θ=0℃）和在θ=90℃点处的淀积速率大小。
不同位置的硅片能得到均匀的淀积吗？
答：根据公式9.20，假设一个余弦发射行为
（cosθk = 1得到同样的结果）
V和θ是余弦函数关系。
θ= 0˚时，V等于9.55 nm/sec；θ= ±90˚时，V 等于0。
不会得到均匀的沉淀。
4. 当靶不断远离硅片时，用溅射淀积填充窄沟槽的底部的能力是如何改变的？忽略任何气相碰撞影响。
答：更远的目标,到达角分布越窄,类似于让目标更小。
n越大, 填充窄沟槽的底部的能力越强。