纳米加工技术课件.ppt

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1、纳米加工技术机电研1002曹改芳纳米纳米（符号为nm）是长度单位，原称毫微米，就是10^-9米（10亿分之一米），即10^-6毫米（100万分之一毫米）。如同厘米、分米和米一样，是长度的度量单位。相当于4倍原子大小，比单个细菌的长度还要小。纳米技术纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳电子学、纳米

2、材科学、纳机械学等。纳米技术的发展简史1959年，诺贝尔奖获得者、量子物理学家理查德.费曼（RichardFeynman）提出可以从单个分子甚至单个原子开始组装制造物品，这是关于纳米科技的最早的梦想和预言。1974年，日本学者谷口纪男（TaniguchiNorio）教授在CIRP上首次提出“Nano-technology”概念，并预测2000年加工精度将达到1nm。1981年，科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜，为我们揭示了一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。1984年，德国学者格莱特（Gleiter），把粒径6nm的金属粉末压

3、成纳米块，并且详细研究它的内部结构，指出了它的界面奇异结构和特异功能。1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩与第五届国家扫描隧道显微镜学术会议同时举办，正式把纳米材料科学作为材料科学的一个新的分支公布于世。标志着纳米科学技术的正式诞生。1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的10倍，成为纳米技术研究的热点，诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。1997年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，利用这种技术可望在20年后研制成功

4、速度和存储容量比现在提高成千上万倍的量子计算机。1999年开始，纳米技术产业逐步走向全面商业化，2000年纳米产品的营业额达到500亿美元。我国纳米科技成果概况：1993年，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“中国”二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地，并居于国际科技前沿。1993年，中科院在北京举办了第7届国际STM（扫描隧道显微镜）会议。1998年，清华大学范守善小组成功地制备出直径为3～50nm、长度达微米量级的氮化镓半导体一维纳米棒，是我国在国际上首次把氮化镓制备成一维纳米晶粒。1999年，中科院物理研究所解思深研究员率领的科

5、研小组，不仅合成了世界上最长的“超级纤维”碳纳米管，创造了一项“3毫米的世界之最”，而且合成出世界上最细的碳纳米管。2000年，中科院物理所真空物理开放实验室高鸿钧领导的科研小组，将超高密度存储材料的信息存储点下降到0.6nm，点与点之间的距离降到0.5nm，将现有光盘的存储能力提高100万倍国外纳米技术进展朗讯公司和牛津大学:纳米镊子碳纳米管“秤”，称量一个病毒的重量称量单个原子重量的“纳米秤”利用纳米技术将氙原子排成IBM纳米加工机理纳米级加工的含意是达到纳米级精度的加工技术。由于原子间的距离为0.1一0.3nm，纳米加工的实质就是要切断原子间的结合，实现原子

6、或分子的去除，切断原子间结合所需要的能量，必然要求超过该物质的原子间结合能。用传统的切削、磨削加工方法进行纳米级加工就相当困难了。近年来纳米加工有了很大的突破，如电子束光刻(UGA技术)加工超大规模集成电路时，可实现0.1μm线宽的加工：离子刻蚀可实现微米级和纳米级表层材料的去除：扫描隧道显徽技术可实现单个原子的去除、扭迁、增添和原子的重组。纳米加工分类包括切削加工（精密切削等）、化学腐蚀(电化学等）、能量束加工（电子束、离子束等）、复合加工、扫描隧道显微技术加工等多种方法纳米加工关键技术检测技术（包括检测纳米级表层物理力学性能、纳米级精度的尺寸和位移的测量、纳米

7、级表面形貌的测量）；环境条件控制；机床及工具。几种新兴的纳米加工技术利用扫描隧道显微镜和原子力显微镜的纳米加工技术化学合成方法化学合成方法是制备纳米尺度电子学器件的另一种途径——用化学过程“自下而上”地把微观体系的物质单元组装成纳米器件。由于用纳米探针进行机械合成很难同时组装数目巨大的纳米结构和器件，所以研究化学合成方法非常重要。聚焦离子束技术聚焦离子束(FIB)技术是在电场和磁场的作下，将离子束聚焦到亚微米甚至纳米量级，通过偏转系统及加速系统控制离子束，实现微细图形的检测分析和纳米结构的无掩模加工。准分子激光直写纳米加工技术准分子激光(excimerlaser)

8、以其高分辨