基于DPN的硅表面微纳结构刻蚀方法研究

发布时间：2023-05-11 04:09

　　随着电子信息时代的飞速发展,纳米科技所衍生的应用在各个领域发挥着重要作用,如纳米电子科技制造的纳米芯片,纳米生物技术产生的细胞识别,纳米材料技术发现的高性能材料等。蘸水笔纳米光刻(Dip-pen nanolithography,DPN)技术作为一种纳米加工技术,因其便捷、高分辨率、应用范围广等优势为纳米科技的进步提供了更多样的发展前景。本文基于DPN技术利用金属催化湿法刻蚀化学原理,探究了硅表面的微纳结构加工方法。首先,分析了金属催化刻蚀反应中的银催化颗粒的还原反应机理以及金属催化刻蚀的刻蚀反应机理;研究了DPN技术中液滴的分配过程,利用菲克第二定律扩散方程推导液滴半径随时间变化的扩散模型,利用Young-Laplace方程推导出探针与基底之间的水液面液桥力;此外建立了分子动力学仿真模型,对探针空载实验和探针蘸取液滴实验进行了模拟,为后续操作实验提供理论指导。其次,搭建了纳米级液滴分配系统。结合银纳米颗粒还原反应的要求,该系统包括探针微操作模块、显微视觉成像单元、运动控制位单元和信号处理模块。同时,对搭建的系统进行了静态分析,发现纳米级液滴分配系统在开机25分钟后达到稳定;对系统进行了...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 纳米加工的国内外研究现状
        1.2.1 传统纳米加工法
        1.2.2 纳米压印光刻技术
        1.2.3 边缘印刷技术
        1.2.4 自装配制造技术
        1.2.5 基于SPM的纳米加工方法
        1.2.6 纳米加工方法文献综述
    1.3 DPN技术的国内外研究现状
        1.3.1 DPN技术的简介
        1.3.2 DPN技术的材料组合
        1.3.3 DPN技术的应用
    1.4 课题来源
    1.5 主要研究内容
第2章 刻蚀反应原理分析和分子动力学仿真
    2.1 引言
    2.2 银催化刻蚀硅表面反应机理
        2.2.1 银纳米颗粒的制备
        2.2.2 银纳米颗粒催化刻蚀原理
    2.3 液滴扩散模型与液桥力分析
        2.3.1 液滴扩散模型
        2.3.2 液桥力分析
    2.4 分子动力学仿真
        2.4.1 LAMMPS软件介绍
        2.4.2 探针空载受力实验模拟
        2.4.3 探针蘸取液滴实验模拟
    2.5 本章小结
第3章 纳米级液滴分配系统搭建及控制
    3.1 引言
    3.2 纳米级液滴分配系统的搭建
        3.2.1 探针微操作模块
        3.2.2 显微视觉成像模块
        3.2.3 运动控制模块
        3.2.4 信号处理模块
    3.3 纳米级液滴分配系统的测试
    3.4 本章小结
第4章 基于DPN的硅表面微纳结构刻蚀实验
    4.1 引言
    4.2 实验准备
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 实验仪器
    4.3 实验步骤
        4.3.1 硅片标记与清洗
        4.3.2 硅片亲水处理
        4.3.3 微米级液滴预分配
        4.3.4 纳米级液滴分配
        4.3.5 银纳米颗粒催化刻蚀
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3814129