垂直阵列CNTs纳米吸气剂制备工艺研究

摘要

在MEMS技术中，真空封装是一项关键技术问题，其中吸气剂工艺是高真空度获得和维持的必要条件。本实验室以CNTs作为骨架，利用CNTs具有高比表面积和自身储气等特性制备了一种吸气效率高、工艺简单、成本低的纳米吸气剂，但受限于CNTs生长条件苛刻，与基底粘附力差，易污染等缺点。本论文提出基于VA-CNTs转移技术的纳米吸气剂，为更进一步利用CNTs高比表面积和自身储气的优点，克服集成于MEMS器件的相关缺点提供一类新的解决方案。
　　本文主要针对增大吸气剂单位面积的吸气速率和吸气量两方面，开展了在制备与激活吸气剂薄膜工艺的研究、优化，如溅射功率、压强、时间以及温度等参数。具体研究工作包括以下几个部分:
　　(1)在吸气剂经典模型的基础上，提出了适用于CNTs纳米吸气剂的吸气模型，并进行详细的理论分析，得到VA-CNTs/Ti纳米吸气剂的吸气动力学图。与Ti膜吸气剂相比，VA-CNTs/Ti纳米吸气剂的物理吸附速度是其n倍(n=S2/S1，S为比表面积)，扩散速度是其m倍(m=nd2∫0V(t)dt/nd2∫0 V(t)ft，V(t)为Ti膜扩散速度，d2为Ti膜厚度）。
　　(2)分析、归纳垂直阵列CNTs生长机制，优化CVD工艺参数，制备VA-CNTs。提出并成功实现了基于玻璃浆料粘结剂的纳米吸气剂转移技术。对VA-CNTs纳米吸气剂的制备和激活工艺进行了相关方面研究。在VA-CNTs上溅射Ti的最佳工艺参数为8Pa，350W，10min。纳米吸气剂的最佳激活工艺条件为600℃，30min。
　　(3)采用BET法对纳米吸气剂进行比表面积测试，结果表明VA-CNTs/Ti的BET比表面积为275.0071m2/g，证明了纳米吸气剂具有高比表面积。
　　(4)针对VA-CNTs纳米吸气剂，采用TGA对其吸气性能测试，结果证明VA-CNTs/Ti纳米吸气剂具有吸气性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 MEMS真空封装

1．2 吸气剂在MEMS真空封装中研究现状

1．2．1 吸气剂的分类

1．2．2 MEMS真空封装中非蒸散薄膜吸气剂的研究进晨

1．3 基于VA-CNTs纳米吸气剂的提出

1．4 研究目标及主要研究内容

1．4．1 研究目标

1．4．2 论文内容安排

第二章 VA-CNTs纳米吸气剂吸气模型

2．1 CNTs简介

2．1．1 CNTs的结构及特性

2．1．2 CNTs的吸附性能

2．2 VA-CNTs纳米吸气剂吸气模型的建立

2．2．1 传统吸气剂的吸气机制与吸气模型

2．2．2 VA-CNTs纳米吸气剂吸气模型的提出

2．3 VA-CNTs纳米吸气剂吸气模型的理论分析

2．3．1 一般吸气剂吸气动力学分析

2．3．2 VA-CNTs纳米吸气剂吸气动力学分析

2．4 本章小结

第三章 VA-CNTs纳米吸气剂的制备工艺

3．1 整体工艺漉程设计与分析

3．2 VA-CNTs的制备

3．2．1 CNTs垂直生长机理

3．2．2 VA-CNTs生长装置

3．2．3 VA-CNTs生长

3．3 VA-CNTs纳米吸气剂的转移

3．3．1 VA-CNTs转移方法概述

3．3．2 VA-CNTs的等离子体处理

3．3．3 粘黏法转移VA-CNTs

3．4 吸气材料的制备工艺

3．4．1 吸气材料的选择

3．4．2 吸气材料制备工艺参数的优化

3．4．3 VA-CNTs上制备吸气材料的工艺研究

3．5 VA-CNTs纳米吸气剂的激活

3．5．1 吸气剂激活原理

3．5．2 VA-CNTs纳米吸气剂激活工艺研究与表征

3．6 本章小结

第四章 VA-CNTs纳米吸气剂吸气性能测试与评估

4．1 VA-CNTs纳米吸气剂吸气性能评价方案

4．1．1 性能评价方案制定

4．1．2 测试原理及仪器

4．2 VA-CNTs纳米吸气剂的BET比表面积测试

4．3 VA-CNTs纳米吸气剂的TGA测试

4．4 本课置提出的吸气剂实时表征方法及论证

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的成果

致谢