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微納光學技術與應用范文1
對一般人來說,發絲是極其細微的。但在顯微鏡下,發絲的表面仍有很大的藝術發揮空間?,F在,借助顯微鏡和先進的微納加工技術,一些科學藝術家已經可以在單根頭發上進行塑像、雕刻、繪畫等,充分彰顯了微納科技與藝術的高度結合。發絲雖小,但已足夠為科學藝術家的創作提供“廣闊”的平臺。
精妙的發絲藝術品
發絲表面藝術是近些年來才引起人們廣泛關注的一種微型藝術形式,發絲藝術作品可分為塑像、繪畫、雕刻等。英國當代微雕大師維拉德創作的微雕藝術品――“爬發絲的貓”,貓身體、尾巴、四足等的粗細和發絲的直徑相當;當代華人微雕藝術家金銀華的作品“一根頭發絲上彩繪的40位美國總統”則是一副繪畫作品;美國麥克馬斯特大學皮埃爾教授采用“鎵離子束聚焦”刻蝕工藝,在頭發絲表面“刻劃”出麥克馬斯特大學?;?。
從制作工藝上來看,發絲表面藝術作品可分為基于傳統手工的作品和基于微納加工技術的作品?;趥鹘y手工的微雕或微畫的創作主要靠手工完成,不過創作或欣賞過程中需要高倍的顯微鏡,同時,對雕刻、繪畫的工具也有很高的要求?;谖⒓{加工技術的作品則更加微小,如麥克馬斯特大學?;蘸腿毡緦W者松井真二采用離子束化學氣相沉積技術在發絲表面上構造的三維體育場。這些作品創作通常需要能夠產生高能量聚焦離子束或光束的設備,有時甚至還要求苛刻的實驗環境。
一般來說,基于傳統手工方法創作的微雕或微畫大多都屬于物理方法的作品。其過程僅涉及材料的舍棄、搬移或水彩的粘附。而像基于微納加工技術的雕刻或塑像大多可以歸結為基于化學方法的作品。這些發絲表面藝術品的創作過程往往要涉及發質表面成分的變化或新物質的產生。
發絲表面藝術作品可分為百微米量級和微納米量級兩大類。傳統手工創作的發絲表面微雕或微畫大都屬于百微米量級,如“爬發絲的貓”和“發絲上的美國總統”,這些作品的特征尺寸都與發絲直徑相當,為幾百微米?;谖⒓{加工技術的雕刻或塑像則大多屬于微納米量級,如“發絲表面的體育場”的高度為幾微米,但體育場的柱子和橫梁的直徑卻僅有百十納米。百微米量級的作品在高倍光學顯微鏡下就能看得很清楚,而要欣賞微納米量級的作品則通常需要分辨率更高的電子顯微鏡。
不斷創新的微雕技術
技術的進步不斷刺激著藝術家的想象空間,目前,常見的微雕工藝技術有以下幾種。
1. 傳統的手工創作工藝以“爬發絲的貓”為例,其創作過程大致如下:首先使用極其微小的刻刀(刻刀的刃部尺寸約為發絲直徑的1/7)對金塊、砂糖?;蛏沉_M行微雕;雕刻這些作品時,必須保持高度注意力,呼吸均勻,并抓緊利用兩次心跳的間隔來工作;事實上,任何一點失誤都會毀掉整個作品。貓雕刻完成后,再移植到發絲上。整個過程,包括作品的欣賞都需要借助光學顯微鏡來完成。金銀華同樣是在光學顯微鏡下完成的“發絲上的美國總統”。為了在發絲表面完成40位總統的彩色繪制,金銀華專門用老鼠的胡須和雞毛桿制作了“鼠須筆”,同時又將普通國畫的顏料精研磨成極其細微的微型畫顏料;接著,在數百倍的光學顯微鏡下對發絲表面涂抹,并繪制出了一個個鮮活的美國總統形象。可見,傳統的手工發絲微雕、微畫創作,不僅要求藝術家要有嫻熟的技藝,同時也在考驗藝術家的耐心和毅力。
2. 離子束刻蝕技術離子束刻蝕技術采用電磁場加速和聚焦帶電的離子,進而可對發絲的表面進行刻蝕。離子束刻蝕原理與目前市場上流行的光刻技術相似,但由于離子的德布羅意波(物質波)波長很短,因而刻蝕精度更高。離子束光刻主要包括聚焦離子束刻蝕和離子投影刻蝕等。其中,聚焦離子束刻蝕發展得較早,也較為完備,特別是鎵離子聚焦技術。遺憾的是,離子束刻蝕技術效率低下,很難在實際生產中得到應用,但這并不妨礙科學藝術家用它在發絲表面開展納米雕刻藝術創作。
3. 離子束化學氣相沉積(FIB-CVD)技術離子束化學氣相沉積技術最早是日本學者松井真二提出的。該技術需要將一根頭發置于芳烴的實驗氣氛環境中,并采用30keV(千電子伏)的聚焦鎵離子束在發絲表面進行化學氣相誘導沉積。目前,利用該項技術,松井真二已經在發絲表面制作了多個三維的納米結構(雕塑)。FIB-CVD雕塑制作的思路如下:沉積時,先固定離子束,在發絲表面誘導形成一個基礎立柱;然后離子束被移動一個不超過立柱直徑的距離,靜止不動直到在立柱頂端沉積出幾十納米厚度的階梯;繼續重復上述過程,就能使得沉積的材料層層疊加在前面沉積的結構上;最終在發絲表面構造出復雜的三維納米結構塑像來。
微納光學技術與應用范文2
Light Propagation in Gain
Media
2011,284pp
Hardback
ISBN9780521493482
在過去20年中,光放大器在現代通信中起著不可替代的重要作用。該技術不僅應用于光學、物理、通信中,也廣泛地應用于交叉學科中,如生物光子學和微流控芯片全分析系統。這本書詳細介紹了現代的光放大器技術的基本概念、理論和分析技術,緊密地將放大器的基本原理與增益光學放大器件應用有機結合在一起,為讀者直觀地呈現了光增益的過程,使讀者對光在光增益介質中的傳播具有全面的了解和認識。書中提供了運用數值方法得到精確解的詳細計算過程,也著重介紹了能快速有效地得到不同放大器近似解的分析方法。
書中的主要內容涵蓋了所有主要的傳統材料的光放大方案,包括光纖放大器、半導體光放大器、拉曼放大器。由于近年來特異材料獨特的光學特性引起了大量的關注,這本書最后一章也專門討論了將特異材料作為增益材料,在光放大器中的應用。書中深入淺出地介紹了各種放大器方案并進行了詳盡的分析,使讀者能更深入地理解其工作原理。
本書作者Malin Premaratne和Govind P. Agrawal具有豐富的科研及教學經驗,分別來自位于維多利亞的莫納什大學和紐約的羅切斯特大學。在這本書中,作者從多個角度描述了光的特性和傳播,如射線、標量波或矢量電磁波,不同角度的選擇取決于所解決問題的復雜程度和所進行的預期分析。如果讀者具有量子力學的基本知識,或了解一些數值計算軟件方法,以及掌握高級編程語言,如C + +、Matlab,對于更好地理解書中討論的問題將是非常有益的,但并不要求閱讀本書的讀者必須掌握這些知識。這本書全方位多角度地對光在增益介質中的傳播進行了介紹和研究,使得不同學科專業不同背景的讀者可以各取所需。
本書可作為物理、光學、生物光學和通信的研究生和研究人員的參考用書。閱讀本書需要具有電氣工程或應用物理學(包括電動力學和波動光學)的基礎知識。
楊盈瑩,
助理研究員
(中國科學院半導體研究所)
微納光學技術與應用范文3
一、招生人數
學院2016年計劃招收博士研究生46名,實際招生人數以總部下達計劃為準。
二、報考條件
我院博士研究生只面向現役軍人招生,報考2016年博士研究生應當具備以下條件:
1、品德優良,遵紀守法,立志獻身國防事業;未受過紀律處分。
2、軍隊在職干部按師(旅)級單位推薦、軍級單位政治部審批、軍區級單位政治部干部部門核準、總政治部干部部備案的程序進行審批,由師(旅)級單位干部部門開具介紹信。軍隊院校應屆碩士畢業生經所在院校政治機關審批同意。
3、身體健康,體能達標,年齡不超過40周歲(1976年9月1日以后出生)。
4、在職干部須獲得碩士學位,其中本院在職干部報考工學博士須有被SCI或EI收錄的以第一作者發表的學術論文;應屆碩士畢業生須完成學位論文初稿,在中文核心期刊(含錄用通知)或國際會議發表2篇以上學術論文。
5、有兩名與報考學科相關的高職人員推薦。
三、報名手續
考生持公民身份證和軍官證(學員證)于2015年9月20日至30日到學院教學實驗綜合樓研究生招生辦公室(1127室)報名,外地考生可函報。報名時應提交:
1、填制完畢的《2016年報考攻讀博士學位研究生登記表》和《報考軍隊院校研究生政治審查表》(9月1日后,院內考生可從學院研究生處網站下載;院外考生可來電索要)。
2、已獲碩士學位者,提交碩士課程成績單、碩士學位論文及評閱意見書復印件;應屆碩士畢業生提交碩士課程成績單、碩士學位論文初稿、已發表學術論文版權頁或錄用通知。
3、碩士學歷、學位證書原件及復印件(應屆生于獲得證書后補交)。
4、檔案所在師(旅)級單位干部部門同意報考的證明信。
5、一寸正面半身免冠照片3張,報名費300元。
上述手續齊備,審查合格者發放準考通知,考生可于10月9日到研招辦領取《準考證》。
四、考試安排
博士研究生入學考試總分值為600分,包括六項內容:英語筆試、數學筆試、科研學術成果計分、碩士學位論文評分、專業綜合面試、綜合素質面試,每項內容滿分100分。
考試時間擬定于2015年10月11至12日,考試地點和具體安排詳見《準考證》。
五、其他
1、考生可于2015年11月初查詢錄取情況,入學時間為2016年3月份(詳見通知書)。
2、我院提供部分往年考試試題,考生可登錄學院研究生處網站下載。
六、聯系方式
聯系人:譚繼帥(參謀) 手機:13831189507座機:0311-87992123(地);0221-92123(軍)
E-mail:tanjishuai@126.com 通信地址:河北省石家莊市和平西路97號研究生招生辦公室(050003)
招生專業目錄
專業代碼、名稱及研究方向
導師
專業綜合(面試)
數學(筆試)
080200機械工程
01機械性能檢測與診斷
張英堂
測試技術與信號處理
矩陣理論
02地面運載平臺維修理論與技術
張培林
狀態監測與智能診斷技術
03機械振動與沖擊防護
白鴻柏
振動理論
04機電液集成系統控制技術
何忠波
車輛工程
05機械制造及其自動化
倪新華
斷裂力學
080300光學工程
01軍用光電系統設計與應用
劉秉琦
陳志斌
應用光學、物理光學、光電測試技術
矩陣理論
02激光技術
沈學舉
激光原理及應用
03光學信息安全
光學信息技術原理與應用、光學信息安全
04微納光學
汪岳峰
光電子技術
080402測試計量技術及儀器
01測試性設計與分析
黃考利
測試技術
矩陣理論
02精密儀器與微系統
王廣龍
03裝備狀態監測與故障預測
李洪儒
測試與診斷技術
矩陣理論或應用數理統計
04網絡安全技術
王 韜
計算機網絡
081100控制科學與工程
01裝備測試與故障診斷
尚朝軒
測試與診斷
矩陣理論或應用數理統計
02火力與指揮控制理論及應用
全厚德
孫世宇
數字信號處理
矩陣理論
03武器系統建模與仿真
朱元昌
系統仿真
04電子裝備自動測試、故障診斷及可靠性
蔡金燕
測試與診斷
05目標識別與信息處理技術
王春平
圖像工程
06精確制導理論與技術
楊鎖昌
精確制導、控制與仿真技術
07無人機數據鏈抗干擾技術
陳自力
線性系統理論、數字信號處理
08目標探測與識別
馬彥恒
數字信號處理、現代控制理論
09飛行器控制
齊曉慧
線性系統理論
10無人機協同控制
李小民
現代飛行控制理論、導航控制技術
11無人機信息處理與傳輸技術
王長龍
數字信號處理
12非線性系統的穩定性與控制
徐 瑞
動力系統的穩定性理論
082600兵器科學與技術
01裝備輕量化技術
鄭 堅
火炮與自動武器原理、材料學
應用數理統計
02兵器試驗理論與技術
秦俊奇
火炮專業相關理論
矩陣理論
03裝備維修理論與技術
陶鳳和
火炮與自動武器原理、現代機械測試技術
04兵器性能檢測與診斷技術
房立清
機械裝備故障診斷與預測、武器系統裝備知識
應用數理統計
馮廣斌
火炮與自動武器原理、工程信號處理、現代機械測試技術
矩陣理論
05兵器結構動力學理論與應用
王瑞林
槍炮設計原理、振動理論、電磁場理論
06武器系統仿真與虛擬樣機技術
馬吉勝
振動理論、動力學仿真
07彈道學理論及應用
宋衛東
彈道學理論、制導理論與技術
08彈道修正理論與技術
彈道學、自動控制與導彈設計理論
矩陣理論或應用數理統計
09兵器性能檢測與故障診斷
唐力偉
振動理論
10兵器新材料技術
王建江
材料學
應用數理統計
11彈藥系統設計與試驗評估
高欣寶
系統仿真技術及其在信息化彈藥工程中的應用
矩陣理論
羅興柏
爆炸及其防護技術在彈藥保障中的應用
12彈藥保障與安全技術
安振濤
炸藥理論、彈藥保障及安全風險評估
穆希輝
彈藥保障
矩陣理論或應用數理統計
13信息感知與控制技術
齊杏林
彈藥引信論證、設計、試驗及評估理論與技術
14防護材料與特種能源技術
杜仕國
防護材料與特種能源技術及其在彈藥工程中的應用
矩陣理論
15電磁發射理論與技術
雷 彬
電磁場理論、測試技術
16武器系統建模與仿真
蘇群星
武器系統仿真與模擬器設計
17紅外圖像末制導技術
高 敏
彈道學、自動控制與導彈設計理論
矩陣理論或應用數理統計
18裝備維修保障理論與技術
賈希勝
石 全
康建設
趙建民
可靠性、維修性、維修工程
應用數理統計
朱小冬
可靠性、維修性、維修工程、建模與仿真
矩陣理論或應用數理統計
19裝備維修性理論與應用
郝建平
可靠性、維修性、維修工程、虛擬仿真
20電磁防護理論與技術
劉尚合
魏光輝
電磁場理論、微波與天線
矩陣理論
王慶國
大學物理、有機化學、固體物理、電磁場理論
譚志良
電子技術基礎、通信原理、微波與天線
21脈沖電磁場測試技術
朱長青
電路分析、電磁場理論和微波技術、數電模電
110900軍事裝備學
01裝備保障信息化
盧 昱
網絡信息安全保障
軍事運籌學
02裝備保障理論與應用
石 全
軍事裝備學、戰役基本理論
應用數理統計或軍事運籌學
于永利
可靠性、維修性、維修工程、建模與仿真
軍事運籌學
柏彥奇
高 崎
微納光學技術與應用范文4
【關鍵詞】結構色 表面微納結構 智能防偽包裝
引言
物質顏色可以通過色素(顏料、染料、光色、電色)對光的選擇性吸收和反射獲得,常稱為化學色;也可以通過物質對光的色散、散射、衍射和干涉等共同作用的引起選擇反射產生顏色,稱為結構色。結構色的色調很純,有些有金屬光澤,有些特別艷麗,有些隨觀察者角度的改變顏色會發生較大變化,不可能通過色素獲得,具有特殊的光譜特征,將其用于商品包裝將產生新奇特效果,具有特殊的防偽能力,提升商品價值。
結構色可以減少染料或顏料用量,最大限度地節水節能和降低環境污染。結構生色最典型的例子是孔雀、藍雀等鳥類的羽毛和絢麗多彩的蝴蝶翅膀(以下簡稱蝶翅)[1]。蝶翅是一種利用其自身微納尺寸結構實現多種絢麗色彩的典范。以甲殼素為主要成分的蝶翅結構不僅具有所適配的機械強度及自清潔表面性質,同時形成蝶翅的甲殼素薄膜與填充其間的空氣具有不同的折射率,對入射的光線產生散射、干涉、衍射乃至光子晶體等光學作用,使得蝶翅能夠呈現出不同的顏色,滿足其求偶、捕食、防護等生存需要。以這些具有特殊微納結構的蝶翅為模板,人工變更材質,將甲殼素基體替換為各種具有優越物理特性的其他組分,就可以合成各種兼具原始蝶翅分級結構與新組分特性的新材料,使材料達到既具有原始蝶翅的分級結構,同時由于組分的替換產生了新的性能,達到一種“形似而神高”的境界。近年來,納米可控加工技術的進展使批量工業生產結構生色產品成為可能。納米結構生色產品既可以單獨使用,也可以與色素色結合,或與其它防偽技術結合使用,具有新奇特色彩效果和特殊的光譜特征,應用領域之一就是用于防偽包裝提升商品價值。本文綜述了產生結構色的表面微納結構的制備方法,探討了其在智能防偽標簽中的應用模式。
1 結構色的產生機理
微納結構生色研究主要集中在具有“色彩工廠”之稱的蝶翅方面。對Morpho蝴蝶、紫斑環蝶、蛺蝶、藍蝴蝶、綠帶翠鳳蝶等蝶翅鱗片生色機理研究可以將結構色劃分成不同類型:(1)干涉作用產生的結構色。長期的進化結果使某些蝴蝶鱗片能夠巧妙利用其微觀結構對入射的太陽光進行一定的干涉后反射出去。這類結構色正是由鱗片內部的多層薄膜結構對入射光線產生干涉的效果,例如Miller[2]發現在Vanessa kershawi蝴蝶的眼角膜上光線發生多重反射。(2)光線的衍射和散射也會產生結構色,例如:Pierid 粉蝶的顏色就是來源于散射的效果[3]。另外,許多生物體的結構色可以來源于光子晶體的結構。日本帝人公司甚至開發出了基于結構色的Morphotex纖維,用于紡織品。
2 產生結構色的表面微納結構加工方法
在材料表面制備可控尺寸納米結構的制備方法可以分成“自下而上(Bottom up,加法)”技術與“自上而下(Top Down,減法)”[4-6]。前者包括溶液涂布法,物理沉積或化學沉積等;后者包括有、無光掩模的干法或濕法刻蝕。一般認為,“自上而下”加工的納米結構尺寸精度更高,當然也可以將兩種制備方法組合使用。文獻報道了具有代表性的納米結構表面制備方法有:磁控濺射,膠體粒子溶膠表面涂布干燥,電化學沉積,化學氣相沉積,液相反應沉積,等離子體化學氣相沉積,光掩模加溶液生長法,注射成型,感應耦合等離子體刻蝕,光掩模加濕法刻蝕,激光干涉掩模和反應離子刻蝕,化學腐蝕,等離子體離子注入,飛秒激光加工,真空燒結,旋覆和熱壓,UV輔助輥壓印刷,熱壓成型,納米印刷。目前的制備技術水平對于制備100nm以上尺度的納米結構相對成熟,而對于制備尺寸小于100nm的結構,尺寸精度較差。其中通過精密刻蝕制備模具進行熱壓或納米印刷的制備方法研究較多,制備的納米結構形狀尺寸便于控制,尺寸精度相對高[7,8]。
圖1是文獻中報道的用各種方法制備的具有代表性的表面結構[9,10]。具有線狀、拋物面形狀,ZnO棒狀,球冠狀,圓柱狀、三角錐狀、四方錐狀、圓錐狀等。表面納米結構陣列材質有:Ge-As-Se-Te半導體玻璃,GaAs,晶硅,Al摻雜透明氧化鋅,紫外光固化樹脂,非晶碳,單晶氧化鋅納米線陣列,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜,TiO2棒,SixOyFz,聚苯乙烯膠體粒子等?;挠校翰AЩ琁TO玻璃基片,F摻雜透明氧化物玻璃基片,晶硅和非晶硅,GaN;聚合物基材如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),三醋酸纖維素(TAC),聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。
3 結構色在智能防偽標簽上的應用
材料的折射率大概可以分成五類:(1)氧化硅類,如玻璃(n=1.52-1.80),石英(n=1.54),石英玻璃(n=1.459),MgF2(n=1.39),CaF2(n=1.44),結晶多孔硅(n=3.8)。(2)聚合物(n=1.46-1.55)。(3)金剛石(n=2.417)。(4)金屬(Au,n=0.47;Ag,n= 1.35)。(5)IIICV半導體化合物,GaN(n=2.51)等。缺乏折射率在1.0至1.2之間的材料,通過控制合適的表面結構幾何參數,表面納米結構可產生這一范圍內的折射率值。Ximen Hong等[11]制備的表面金納米線陣列具有負折射現象。
改變表面納米結構的形貌、尺寸已被理論和實踐證明可用來控制光子的運動,并產生不同的結構色。隨著納米可控制備技術的進展,制備的納米結構尺寸精度將越來越高,在此基礎上將產生各種新穎的納米結構,從而保證了新奇特結構色的獲得和調控的實現。
研究發現:在蝶翅內填充水、酒精、丙酮等不同折射率的液體后,與填充空氣相比,蝶翅顏色均有顯著區別,根據這個特點,可以開發成水濕敏或乙醇濕敏或環境氣氛敏感的防偽包裝材料。結構色與色素色的光譜特征具有明顯的區別,根據結構色的光譜特征的唯一性,可以用于需要較高防偽能力的印刷包裝產品領域。
表面納米結構具有很多新穎的特性,相關研究結果還可以用于紡織印染、隱身、固體照明、光伏器件減反射、增透、能源利用器件等諸多領域。
參考文獻
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微納光學技術與應用范文5
關鍵詞:納米;集成電路;新工藝;發展趨勢
中圖分類號:TN47 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 20-0000-01
自從摩爾提出了集成電路的發展預測,他認為單位面積上的晶體管在24個月都將在數量上翻番,經過微納電子技術的不斷發展,使得摩爾的預測逐漸實現,而且隨著微納電子產業的發展,使得摩爾的預測正在受到非常強大的挑戰,因為隨著新的科學技術的不斷發展,新材料和新結構的不斷創新促使當前的發展逐漸顯示出其有效性,由于產業的不斷發展和思索,使得人們逐漸從晶體管的使用上認識到其體積還能縮小,所以根據當前的晶體管理論,當特征距離小到10納米的時候會不可避免的發生電子漂移,此時會無法控制電子的進出,從而導致了晶體管的實效。隨著新材料和新工藝的崛起使得在設計和制造出集成電路的時候,會逐漸的淡化摩爾定律,那么則會對市場的沖擊帶來深遠的影響,尤其是在互聯網時代,納米材料的使用可以更加有效的滿足目前現狀的要求,同時還能夠成為具有高度關注的全球集成電路產業。
一、納米技術在集成電路大生產工藝中的現狀
隨著當前的經濟的不斷發展,納米技術在運用上變得越來越廣泛,而且其功能的優越性也使得其應用更加的符合當前的發展現狀。當前所使用的摩爾定律的不斷延伸,基本上是依賴于新材料和新工藝進行突破,同時在發展的過程中如果不能夠找到合適的替代品,那么摩爾定律則會實效,因此可以從新材料和新工藝的發展現狀來檢驗出摩爾定律是否得到有效的延伸。目前所采用的應硅工藝、小型溝道材料技術、小尺寸工藝、高K金屬柵工藝、超低K工藝、450mm硅片以及光刻技術等均在被大量的使用。雖然納米技術在當前的工藝中使用非常廣泛,但是卻仍然存在著很多的問題,因此在采用納米技術的時候要解決相應的納米
技藝所面臨的難題。另外納米技術在存儲器中的應用也非常普遍,無論是相變阻器還是磁變阻器,其高速的運轉造成了在成本的需求上需要更多,運用納米技術可以在芯片中更好的運用。采用納米技術可以使得所制出芯片存儲器更加小,可以使得更加小的芯片擁有更大的驅動能力,從體積的角度不斷縮小,而從功能的角度則是不斷的擴大。
二、納米集成電路發展趨勢概述
隨著我國社會經濟的高速發展,加上社會需求的增大,我國對于微納電子技術和微納電子產業的重視力度越來越大,特別是最近幾年建立了和集成電路技術相關的重大科技項目和研發項目,為我國的納米集成電路的發展奠定了良好的基礎。為了能夠盡快的達到世界先進水平,能夠掌握自主知識產權技術和設計,本文從集成電路發展的規律上分析,主要認為需要從兩個角度來進行發展和研究:一是對維納電子基礎的前沿性研究要進一步的重視和加強,二是根據集成電路發展的規律和特點,充分認識產業支撐對于集成電力發展的重要性,國家應大力的發展和優化產業鏈條和產業技術。對于前者,特別是對于二代(五年)后的集成電力產業發展方向要進行著重的分析和研究,分析和研究的具體內容有新型器件的結構研究、新材料的研究、新技術的研究等。目前我國的很多的項目研究都局限在某一設備、某一技術或某一項工藝,在對這些內容進行研究時,有的研究人員對基礎問題的研究不重視,所以缺乏自身的核心技術,造成了后續發展動力不足的現象,除此之外,在研究中要充分的認識工藝集成技術的重要性,還要著重的突出集成性,因為工藝參數或某器件的性能再優良,無法集成,這就對集成電路的發展毫無意義;對于后者,產業支撐對于集成電路來說具有重要的影響,產業技術中的產前技術尤為重要,其中的工藝集成、成本控制、質量控制等都是產業技術中的重點,這些方面需要企業發揮出創新的主體作用,除了對產業技術中的基本工藝進行研究外,主要還要對國內外的市場進行研究和考察,根據市場的發展走向來開展具有市場特色的產業工藝技術研發。對于集成電路發展來說,技術和產業規模是重點,所以擴大產業規模、產業渠道、加大投資、優化鏈條、創新技術等內容是未來發展重點。
三、總結語
隨著微電子科學在集成電路上的應用逐漸升級,使得傳統的集成電路正在不斷的發生著本質上的革新,但是依靠著科學技術的發展逐漸構建起新的集成電路技藝,無論是從物理角度分析還是從經濟的角度進行分析,采用納米技術可以更好的為集成電路的發展創新帶來發展的機遇,同時還能夠有效的促進當前科學技術發展的環境下對于納米技術進行深層次的研究,為相關納米集成電路大生產工藝的生產者提供有建設性的借鑒。
參考文獻:
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[2]彭祎帆,袁波,曹向群.光刻機技術現狀及發展趨勢[J].光學儀器,2010,04:80-85.
微納光學技術與應用范文6
[關鍵詞]微模具;成型;制造技術
中圖分類號:TQ320.52 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)22-0036-01
微注塑成型是一門新興的先進制造技術,起步較晚,相關理論研究還不夠系統和成熟,對微小尺度塑件成型過程中的許多問題還認識不清,沒有統一的觀點,因此,關于微注塑成型技術的相關基礎理論研究受到研究者較大的關注。目前關于微注塑成型的研究多局限于微注塑成型機的研制、微型模具的設計與制造、微注塑成型材料、成型工藝以及數值模擬分析等方面。光學裝置、電子產品、通信設備、醫療器械等對聚合物制品提出了微型化的要求,聚合物微成型技術應運而生。微注塑成型技術,具有成型制件效率高、尺寸與質量一致性好等特點。可以滿足各類微小裝置或器件對復雜塑件的需求。微塑件既可作為微結構件在微機電系統中發揮重要功能作用,還可以將各種微小尺寸的元器件通過聚合物注塑封裝成一體,簡化系統整體或部分裝配工藝。微注塑成型方法與其他聚合物成型方法相比,主要優勢是高生產效率和低制造成本。
一、微注塑成型原理
微注塑成型源于常規注射成型,其原理同常規注射成型一樣,即將高分子材料經過微注塑機的柱塞或螺桿進行加熱、熔融、擠壓,在注射壓力的作用下,熔料通過注塑機噴嘴、模具主流道、分流道、澆口進入模具型腔成型,然后經過保壓、冷卻和脫模,獲得成型制品。成型過程主要包括塑化、注射、保壓、冷卻、脫模五個過程。微模具是微注塑成型的核心,其機械精度直接決定了注塑件的質量,而微模具的成本和壽命則是影響大批量注塑生產的關鍵因素,微注塑過程的模溫控制、排氣控制、塑件頂出等設計也與微模具結構密不可分。
聚合物微成型技術是采用模塑成型方法高效率、高精度、低成本、批量生產聚合物微制品的成型技術,主要包括微注射成型技術、微熱壓成型技術和微擠出成型技術等。目前,對于聚合物微成型尚未形成統一的定義和分類,主要通過其成型的微制品進行定義和分類。廣義上講,聚合物微制品包括以下3種類型:
1)制品體積或質量微小,整體尺寸小于 1mm,如微機械系統中使用的微齒輪、微透鏡、微螺栓螺母等。2)制品整體尺寸在毫米和厘米量級,但表面具有微細特征結構,如光學、生化醫療領域使用的導光板、微光柵、微流控芯片、介入導管等。3)制品整體尺寸和特征尺寸均無限制,但局部尺寸精度在微米量級,如聚合物高精度非球面鏡片等。微成型模具是成型上述微制品的重要裝備,其設計的合理性和加工質量直接決定了微制品的成型質量。
聚合物微成型模具的型腔或流道尺寸跨越宏―微觀尺度范圍,受到尺度效應的影響,成型過程中熔體的流動、傳熱都與宏觀尺度下不同;對模具型腔的通氣、排氣、微小制品的脫模取件等有特殊要求,傳統的模具設計理論和方法在微成型模具設計中不再完全適用,因此微成型模具的設計已成為國內外研究的熱點和難點。
二、微注塑成型模具的特點
近年來,關于微注塑模具制造技術的研究受到廣泛關注。一般認為微模具應符合以下特征:其應用對象的整體尺寸或局部尺寸小于1mm;微模具微細尺寸從幾微米到幾百微米;微模具表面粗糙度值在0.1μm以下。隨著微加工和精密加工的發展,微模具的概念也不斷向前演變。目前,采用LIGA制造的微注塑模具已可用來生產質量小于1mg或者局部結構化面積只有幾平方微米的極微小型注塑制品。
三、微注塑成型模具制造技術
1、微注塑成型模具組成
微注塑模具由模架部分和型芯組成,二者可以制作為一體,也可以分別加工,然后通過螺紋或過盈配合連接,稱為鑲塊式微模具。后者更有利于拆卸更換和零部件的重復利用,同時也能夠發揮不同加工方法的優勢。對于鑲塊式微模具,其模架材料多選擇優質模具鋼,可以根據注塑機尺寸選定標準模架再加工,在模架上通常設置有熱流道、澆口、冷水道、真空排氣槽、頂出塑件機構等。模架上不含要復制的微細結構,采用機械加工方法就能滿足一般精度要求。鑲塊式微模具中,用于復制的微結構部分鑲嵌在模架中,稱為型芯,有些文獻也稱之為鑲塊。微注塑工藝要求型芯尺寸精度高、耐高溫、耐沖擊、耐疲勞、并且能與模架機構和特征位置相配合。根據型芯所用材料可以將微注塑型芯分為金屬微型芯和非金屬微型芯。
2、金屬材料微型芯加工
通??紤]熱膨脹系數小、彈性系數大的材料作為制作微注塑型芯或整體模具材料。在微注塑起步階段,人們多選擇耐熱和耐沖擊的金屬材料制作整體模具或模具型芯,如鋼、鋁合金、鎳、鈹銅合金等。適用于這些材料的加工方法可分為去除材料成型和堆積材料成型。
微成型模具的精密制造是成型高質量聚合物微制品的技術保證。傳統加工方法可以實現微成型模具部分零部件的加工,但難以加工具有微細三維結構的成型零件,而微細加工技術為微成型模具微細結構的加工提供了條件。微細加工技術是指制造微小尺寸制品或結構的生產加工技術,可以分為以下3種類型:3種類型:1)在傳統加工方法上發展起來的微機械加工技術,如微車削、微銑削、微磨削技術等。2)在特種加工方法上發展起來的微細特種加工技術,如微細電火花加工、微細電化學加工、微細高能束加工、微細電鑄加工、水射流微細切割技術等。3)基于LIGA的加工技術如LIGA、UV-LIGA、電子束 LIGA 和激光 LIGA 技術等。微細加工技術的選擇主要取決于加工尺寸、表面質量、深寬比和經濟條件等。微成型模具存在跨尺度的幾何尺寸,局部特征尺寸微小,幾何精度和裝配精度要求極高,因此制造微成型模具關鍵零部件可能需要結合多種微細加工技術。
3.微注射成型模具制造技術
微型腔是微注射成型模具的核心零件,其結構尺寸及精度在微米級,表面精度要求較高,微型腔的加工質量直接影響制品的成型質量,是微注射模制造的難點。對于微型腔的加工目前主要采用微機械加工技術、微細特種加工技術和基于 LIGA 的加工技術。
從微注塑成型模具角度綜述了微注塑成型模具設計和制造幾種策略和具體方法,對目前的微模具組成、微型芯加工方法及優缺點進行了歸納總結,對微模具設計要點進行了分析。其結論如下:
1)微注塑模具與常規注塑模具主要差異在于加工方法、控溫方法、真空排氣、脫模方式等方面,采用鑲塊式微模具組合形式,有利于拆卸更換和零部件的重復利用,同時也能夠發揮不同加工方法的優勢。微注塑模具結構設計的要求與常規注塑模具有諸多不同,重點集中在模溫快速變換、抽真空輔助排氣和微塑件脫模等幾個方面。
2)對于金屬微型芯,可采用去除材料成型和堆積材料成型兩種加工方法。去除材料成型一般加工的微結構特征尺寸在10μm上。以UV-LIGA典型代表的堆積材料成型方式一般適用于加工二維半結構的微型芯,通過特殊的多重光刻和回流等,也可以用于制造多層或三維微型芯。
3)基于硅微加工技術的硅微型芯制造方法在批量、成本、材料、精度、可加工性等方面有明顯優勢,并且可延伸至未來的納注塑領域,但硅材料脆性影響了型芯壽命,通過提高模架配合面加工質量、選用厚硅片、優化注塑參數、采用間接脫模方式,可以降低硅微注塑型芯損壞機率,就目前發展而言,硅微型芯更適用于靈活的中小批量微注塑生產。
參考文獻