新型微纳米热压印系统及其应用研究

发布时间：2017-03-26 15:00

  本文关键词：新型微纳米热压印系统及其应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着纳米技术的发展,对材料及材料表面进行光学微结构加工的需求越来越大。当前对样品表面进行光学微结构加工的主要方法有,基于同步辐射光源的LIGA加工技术,电子束刻蚀(EBL)技术,离子束刻蚀(FIB)技术以及紫外光刻技术等。这些方法中,紫外光刻较为方便,成本低廉,速度快,但是精度低,LIGA、EBL和FIB精度高,但是设备昂贵,并且加工速度慢,可加工区域小,并且加工时间长短与加工区域成正比。近年来国内外已有科技工作者尝试研发了不同的微结构制备装置,但是总体而言精度不够高,工作温度过低(仅限于一些熔点较低的材料),加工过程中样品氧化严重,因此,不断探索新的方法和技术,发展综合性能好、可加工大范围,精度高,普适性强的微结构制备系统,一直具有其必要性和重要性。本文研发了一套纳米热压印系统,压印速度快,可在数分钟内完成微结构制备；压印范围大,可一次性加工百微米甚至毫米大小的微结构；成本低廉,不仅仪器本身研发成本低,更重要的是使用成本极低；本系统对对样品进行了有效的防氧化措施,采用通入惰性气体的方法,简单高效,避免了用真空装置的高成本与繁琐。首先,介绍了纳米热压印的原理,阐述了传统的纳米热压印系统的原理与技术。在此基础上,提出了一种新型纳米热压印技术,克服了传统纳米热压印过程中样品易于氧化的缺点,通过气体循环系统达到保护样品的目的。然后,详细阐述了纳米热压印系统的制备过程,包括其中的4大子系统的原理与具体制备过程——机械系统、控制系统、通讯与电路系统与软件与算法系统。再是,通过光刻胶对此新型纳米热压印系统进行了性能测试,测试结果符合预期目标,验证了新型纳米热压印系统的高效与稳定。最后,对一种热塑性优异的新型材料——金属玻璃,进行了光学微结构制备的应用性研究。介绍了金属玻璃的性质与制备方法。通过新型纳米热压印系统在金属玻璃薄膜表面成功制备出了微结构,并探索了金属玻璃的特性,进一步验证了系统的可行性。
【关键词】：纳米热压印 机械设计 自动控制 抗氧化 水冷系统 微结构制备 金属玻璃
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TG139.8
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 常用微结构加工与制备方法9-14
• 1.1.1 极紫外光刻技术(EUVL)9-10
• 1.1.2 聚焦电子束曝光技术10-11
• 1.1.3 聚焦离子束曝光技术11-12
• 1.1.4 纳米压印技术12-14
• 1.2 主要研究工作14-17
• 2 纳米热压印原理及系统17-25
• 2.1 纳米热压印原理17-21
• 2.1.1 热压印原理17-18
• 2.1.2 高温下聚合物挤压原理18-21
• 2.2 纳米热压印系统简介21
• 2.3 纳米热压印工艺介绍21-25
• 2.3.1 模具制备21-22
• 2.3.2 样品制备22-23
• 2.3.3 压印23
• 2.3.4 脱模23-25
• 3 纳米压印新技术研究及系统研制25-43
• 3.1 纳米压印的新技术25-26
• 3.2 机械系统的设计及制备26-31
• 3.2.1 机械系统设计26-29
• 3.2.2 机械加工制备29-31
• 3.3 控制回路31-36
• 3.3.1 控制回路的构成31-32
• 3.3.2 传感器网络搭建32-36
• 3.4 电路与通讯部分36-40
• 3.4.1 通讯与电路解决方案设计37-38
• 3.4.2 通讯与电路系统研制38-40
• 3.5 软件与算法设计40-43
• 4 纳米热压印系统性能测试与应用研究43-59
• 4.1 性能测试43-45
• 4.2 应用研究45-59
• 4.2.1 薄膜金属玻璃应用研究45-56
• 4.2.2 大块金属玻璃应用研究56-58
• 4.2.3 甩带金属玻璃应用研究58-59
• 5 总结与展望59-61
• 5.1 总结59-60
• 5.2 展望60-61
• 参考文献61-65
• 个人简介65
• 硕士期间发表的论文与专利65-66

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