面向大面积微/纳加工的柔性衬底多针尖阵列的制备

发布时间：2021-11-15 10:28

　　微／纳米加工技术作为当今高技术发展的重要领域之一,是实现微／纳米功能结构与器件的基础。扫描探针技术是一种非常重要的微/纳加工技术,但其具有扫描范围小、扫描速度慢等局限性,大大限制了其在科学研究和工业生产中的应用。相对于单针尖的加工模式,多针尖并行加工是一种能有效进行大面积、高效率的微/纳加工方式。多针尖阵列的制备是实现多针尖并行加工的关键。本文设计提出了一种基于柔性衬底的大面积微/纳加工多针尖阵列的制作方法,利用加载过程中柔性衬底的变形来补偿多针尖阵列间存在的高度差,从而实现了柔性衬底表面的并行针尖阵列的制备。本文的主要研究结果及创新点如下：（1）提出了基于柔性衬底的大面积微/纳加工多针尖阵列的制备方法。通过在蜡片薄膜打点精确定位针尖阵列的微球,同时在针尖板与多针尖阵列微球间添加一层柔性衬底材料,利用柔性衬底的变形来补偿多针尖的高度差,从而实现了较好的多针尖并行加工效果。（2）基于ABAQUS有限元分析,建立了橡胶超弹性材料作为多针尖阵列柔性衬底的选择依据。采用三次减缩多项式的Yeoh模型描述柔性衬底超弹性材料的变形过程,同时基于实际加工需求制定两条选择柔性衬底材料的准则,并结合多针尖... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 纳米科技概述
    1.2 纳米加工技术
        1.2.1 光刻技术
        1.2.2 聚焦离子束刻蚀
        1.2.3 扫描探针技术
        1.2.4 摩擦诱导纳米加工
    1.3 多针尖微纳加工技术
        1.3.1 多针尖微纳加工技术现状
        1.3.2 基于多点接触的微纳加工设备组成
    1.4 本文的研究意义及内容
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
第2章 实验材料及设备
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备
        2.2.1 多点接触微纳加工设备
        2.2.2 三维形貌轮廓仪
        2.2.3 其它设备
第3章 基于柔性衬底的多针尖阵列的制备
    3.1 多针尖阵列制备原理
    3.2 多针尖阵列制备工艺
        3.2.1 柔性针尖板的制备
        3.2.2 针尖阵列的准确定位及压平
        3.2.3 针尖阵列的脱模
    3.3 多针尖阵列的制备实例
    3.4 本章小结
第4章 多针尖阵列有限元模型分析
    4.1 橡胶材料本构模型基本理论
        4.1.1 Mooney-Rivlin模型和Neo-Hooken模型
        4.1.2 Yeoh模型
    4.2 橡胶材料本构模型的选择
    4.3 基于柔性衬底多针尖阵列的有限元模型
        4.3.1 ABAQUS模型的建立
        4.3.2 材料定义
        4.3.3 边界条件的定义及加载
        4.3.4 有限元分析过程
    4.4 多针尖阵列ABAQUS有限元分析结果讨论
    4.5 本章小结
第5章 基于柔性衬底的多针尖阵列加工实例
    5.1 柔性衬底材料表面形貌扫描
    5.2 多针尖阵列微球粘合强度的测试
    5.3 不同柔性衬底多针尖阵列的加工实例分析
    5.4 基于柔性衬底的多针尖阵列加工图案
    5.5 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于摩擦诱导选择性刻蚀原理的单晶硅表面大面积织构加工[J]. 李连凯,余丙军,郭剑,钱林茂.  机械工程学报. 2014(17)
[2]基于聚焦离子束的纳米加工技术及进展[J]. 房丰洲,徐宗伟.  黑龙江科技学院学报. 2013(03)
[3]超弹性体本构模型的理论和特种试验方法[J]. 李树虎,贾华敏,李茂东,王丹勇,秦贞明,陈海玲.  弹性体. 2011(01)
[4]微光刻与微/纳米加工技术[J]. 陈宝钦.  微纳电子技术. 2011(01)
[5]两种常用橡胶本构模型的有限元分析及其仿真[J]. 殷闻,靳晓雄,仝光.  上海电机学院学报. 2010(04)
[6]Stitching algorithm for ion beam figuring of optical mirrors[J]. LI ShengYi,JIAO ChangJun ,XIE XuHui&ZHOU Lin School of Mechanical Engineering and Automation,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China.  Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2009(12)
[7]原子光刻技术[J]. 刘敏.  科技信息. 2009(15)
[8]电子束光刻在纳米加工及器件制备中的应用[J]. 陈宝钦,赵珉,吴璇,牛洁斌,刘键,任黎明,王琴,朱效立,徐秋霞,谢常青,刘明.  微纳电子技术. 2008(12)
[9]纳米技术与环境保护[J]. 张国徽.  环境保护与循环经济. 2008(10)
[10]电子束光刻技术的原理及其在微纳加工与纳米器件制备中的应用[J]. 张琨,林罡,刘刚,田扬超,王晓平.  电子显微学报. 2006(02)

博士论文
[1]单晶硅表面摩擦诱导纳米凸结构的形成、机理及应用研究[D]. 余丙军.西南交通大学 2012

硕士论文
[1]基于摩擦诱导方法的多点接触微米级加工设备研制[D]. 吴治江.西南交通大学 2013
[2]用纳米压印和电子束曝光技术构筑纳米电极[D]. 师清.河南大学 2013



本文编号：3496598