微纳加工

摘要： 消费电子市场正推动柔性电子器件向集成化、小型化及可穿戴的方向发展,同时也对柔性电子器件的制备提出了新的要求。光刻工艺加工精度高,但其成本昂贵、加工流程复杂且效率低。相比而言,飞秒激光加工兼有加工精度高和工艺流程简单的特点,已展现在制备柔性电子器件方面的独特优势和应用前景。为了更好地了解这一新兴领域的进展,本文概述了与柔性电子器件制备相关的五种飞秒激光加工工艺机理,包括激光液相纳米材料合成、激光纳米材料还原、激光诱导纳米连接、激光电极图案化及激光表面织构化,并介绍了制备的典型柔性电子器件性能,对存在的问题和未来发展趋势进行了分析和展望。

摘要： 仿猪笼草的超滑表面由于可以抵抗多种液体的粘附,具有优异的稳定性与自修复性,受到越来越广泛的关注。而飞秒激光由于其对加工材料的普适性、高精度,以及高可控性,成为仿生超滑表面制备的有力手段。本文以仿猪笼草的超滑表面为背景,以飞秒激光微加工技术为手段。从超滑表面的飞秒激光微纳制备和应用两个方面,概述了超滑表面的微纳制造和应用。针对不同材料,通过对飞秒激光进行调控,实现了在聚合物、硬脆透明材料,以及金属上的超滑表面制备。制备的超滑表面可应用于液滴、气泡操控、生物抗凝、防污和防腐等领域。最后总结超滑表面所面临的挑战。

摘要： 辐射制冷是一种通过光谱调控来实现降温的新型制冷技术,相比于传统的主动制冷技术,如吸收式制冷、压缩制冷等,具有独特的优势,在环境保护和能源利用方面具有重要意义.本文首先从辐射制冷的基本原理出发,介绍了自然界中生物所具有的辐射降温特性.不同生物通过其材料、微观结构、行为等实现辐射制冷调控,为人类探究新型辐射制冷材料和器件带来了启发.本文也归纳了生物的辐射制冷机制,总结了生物结构的优化方法,并介绍了当前仿生辐射制冷的研究进展,对仿生辐射制冷的研究方向、应用前景和材料制备方法进行了展望.高功率、智能化的辐射制冷材料和器件是未来仿生辐射制冷的重要发展方向,先进微纳加工技术的融入将使仿生辐射制冷在未来具有更广阔的市场和应用.

摘要： 近年来,行业性缺“芯”问题已成为政产学研各界关注的焦点,也是“卡脖子”领域里迫切需要面对与解决的问题。芯片制造工艺极其复杂,其核心技术涉及多种材料,高纯硅的制备、芯片的微纳加工以及集成电路的制造工艺就,是其中最主要的几个技术壁垒。为了突.破国外在半导体芯片相关技术领域对我国的长期封锁,这几年来科学家们发现了另一个特殊的材料——二维半导体材料,有希望能够实现“换道超车”。

摘要： 北京光量科技有限公司,一直致力于高质量科研产品的推广和售后服务工作,在飞秒激光器、稳态瞬态光谱及成像、飞秒皮秒微纳加工等超快领域拥有专业、全套的解决设备及方案。公司目前主要代理的产品有:(1)一体化飞秒激光器、皮秒激光器、纳秒激光器、超连续白光光源、光学参量放大器(OPA);(2)科研级深度制冷CCD、sCMOS、ICCD、EMCCD/EMICCD、深度制冷InGaAs相机、高性能光栅光谱仪;(3)瞬态吸收、荧光上转换、TCSPC光谱系统、太赫兹时域光谱系统、一体化紫外可见近红外分光光度计、三级联显微拉曼光谱系统、便携式拉曼光谱仪以及相关光测量设备和元器件等。产品主要覆盖的应用领域有飞秒超快光谱技术、超分辨光学成像、飞秒微纳加工、燃烧、角分辨光电子能谱、阿秒科学、高次谐波、太赫兹、二维红外光谱、拉曼光谱、天文天体物理、多光子活体细胞成像等。

摘要： 提出了一种基于周期缺陷地结构的可集成毫米波加脊半模波导滤波器。该滤波器利用了波导的高通特性以及周期缺陷接地结构的宽带抑制特性,从而构建了有效的通带滤波器。测试表明,该滤波器的3 dB通带范围为39.4~45.4 GHz,中心频点为42.4 GHz,3 dB相对带宽为14.1%,带内最低插入损耗为2.4 dB,位于44.2 GHz,高频带外抑制在58 GHz达40 dB。该滤波器的横截面相比矩形波导滤波器减小了约64%,有利于电路小型化、集成化。随着5G通信向毫米波频段发展,这种小型化毫米波滤波器在5G通信中有着广阔的应用前景。

摘要： 开发了自制可视化光电化学微纳加工装置,对三电极体系中GaN表面的光电化学刻蚀进行研究。在酸性电解液中,光生空穴迁移到GaN/电解液的表界面,使得GaN表面发生氧化刻蚀反应。通过倒置光学显微镜连接CCD相机实时采集样品在刻蚀过程中的动态图像,观察反应的进程。通过扫描电子显微镜(SEM)对刻蚀后GaN的表面进行了表征。研究结果表明,在0.5V的刻蚀电压下GaN表面形成了多孔纳米结构。

摘要： 作为三维超构材料的衍生物,具有亚波长厚度的人工超构表面结构能够在紧凑的平台上灵活操纵光与物质的相互作用,有利于多功能、超紧凑光子器件的研发,对于微纳光子学和集成光子学具有重要意义。铁电晶体铌酸锂凭借其跨越可见光至中红外波段的宽透明窗口以及较大的非线性光学、电光系数,被认为是最有前途的多功能集成光子平台之一。近年来,基于铌酸锂薄膜(lithium-niobate-on-insulator,LNOI)的集成光子学器件研究也得到了迅猛发展。本文总结了几种有潜力制备高质量铌酸锂超构表面的微纳加工技术,同时介绍了近年来铌酸锂超构表面结构的研究进展,并对其未来的研究方向进行了展望。

摘要： 使用激光加工技术在单晶硅片表面制备带有500μm通孔的硅基盖板。本文将带有圆形通孔的盖板覆盖石英基底后,使用聚焦离子束穿过圆形通孔聚焦于石英表面加工凹槽和凹坑结构,基于硅板的导电圈的导电特性可收集-扩散离子束溅射出的带电粒子,降低电荷积聚-放电的频率。试验结果显示被硅基盖板的圆形通孔环绕的石英表面的刻蚀结果与未被环绕的区域的刻蚀效果相比,凹槽与凹坑有显著改善,甚至部分刻蚀结果与单晶硅表面的刻蚀结果一致。

摘要： 增强现实技术是一种将虚拟环境信息叠加在真实世界中并加以有效利用的一种新型显示技术,在教育、医疗、旅游、汽车、建筑等领域有广阔的应用前景.增强现实近眼显示设备是增强现实技术的重要组成部分,而光波导是实现增强现实近眼显示设备高性能与微型化等特性的核心光学元件.光波导主要分为几何光波导和衍射光波导,几何光波导原理简单,其制备技术较为完善并且可以实现量产,但视场角与出瞳范围较小、制备工艺复杂;衍射光波导则具有极高的设计自由度及优良的性能,但成像时存在的彩虹效应与色散等问题仍待解决.本文综述了不同类型光波导的设计和制备技术,分析了几何光波导和衍射光波导在原理、结构参数、性能评价和制备流程等方面的表现,最后总结了目前增强现实近眼显示技术所面临的挑战,并对未来的发展前景进行展望.

摘要： 量子信息,特别是量子计算是当今科技发展的热点领域之一,其中又以光学量子计算率先实现了超越早期经典计算机的计算能力.为了发展光学量子计算首先需要有高品质高亮度的量子光源.基于分子束外延生长的半导体自组装量子点作为可能实现量子计算的量子光源,既具有自旋自由度,又具有良好的光学性质,而且依靠半导体微纳加工工艺便于拓展和集成化,因此受到了广泛的关注.

摘要： 目前,微纳光学材料和器件技术领域的研究日新月异.集成光学器件技术、微纳加工技术、纳米材料技术及光学薄膜器件技术等学科的交叉和融合极大地推动了光电子技术研究的发展.在集成光学器件技术领域,光波导材料、器件研究和相应的应用研究均得到了长足的进步.在材料研究方面,从传统的二氧化硅、玻璃基材料,逐渐发展到半导体晶体材料和有机聚合物材料等新材料研究;在波导结构方面,从传统的微米尺度的光波导逐渐发展到高折射率差的亚波长光波导,再到全新原理的表面等离激元波导研究,使得集成光学器件已可实现突破光学衍射极限的纳米尺度光传输;在应用研究方面,集成光学器件在光通讯、光传感等众多领域实现了广泛的应用和发展,并拓展到生物、化学传感,光存储、成像和信息处理等众多领域.在新型的纳米光学材料,如具有表面等离子共振效应的各种金属纳米材料和具有光致发光效应的量子点材料等得到了广泛研究,并在成像、信息处理、传感、光伏等众多领域实现了应用.

摘要： 本文重点阐述的内容是将超快激光作为一种直写工具进行微纳制造.阐述了超快激光光谱技术、遥感探测技术和微纳加工技术。

摘要： 飞秒激光双光子(多光子)微纳加工技术,因其优异的可设计三维加工能力、高空间分辨率和低附加损伤,不仅得到了广泛而深入的研究,而且越来越多地具体应用在诸多前沿领域.介绍了飞秒激光直写技术在多种材料和多个领域的最新具体应用和进展,并着重介绍了生物材料的飞秒激光直写的相关工作.尤其是蛋白质类材料,以其独特的物理、化学、生物特性,结合飞秒激光直写的先进加工手段,使得多样化、功能化的生物相关微纳器件和系统得以实现.

摘要： 电化学硅技术是一种常用的制备各种尺寸硅孔的技术,被广泛用于微纳加工、单晶硅减反射等领域.将多晶硅片置于HF、N,N-二甲基甲酰胺、去离子水的混合溶液中,研究电流密度、腐蚀时间对多晶硅绒面形貌以及表面反射率的影响.实验结果表明,可以在多晶硅上获得平均孔径为5-20μｍ,深为1-3μｍ的腐蚀坑,其加权反射率达到11.3%,较处理之前降低了60%.

摘要： 在硅微纳加工技术中，几何约束下单晶硅应力非均匀氧化有着广泛应用，例如高深宽比AFM针尖锐化工艺；高精度纳米点、线及复杂结构制造工艺等。在微等离子体无掩模刻蚀加工研究中，等离子体需从倒金字塔空心针尖尖端的纳米孔导出，以实现纳米分辨率的无掩膜刻蚀。利用非均匀氧化，可在硅各向异性刻蚀所得的倒金字塔孔中得到厚度不均匀的SiO2空心针尖。针尖释放后，纳米孔则可通过各向同性刻蚀在其最薄的尖端处获得。相比常用的聚焦离子束(FIB)打孔方法，该工艺成本更低，且可批量阵列化加工而效率更高。在这一过程中，硅的非均匀氧化程度决定了该工艺的可行性和可靠性。在保证一定氧化层厚度的基础上，针尖非均匀性越明显，后续的刻蚀过程越易精确控制，且带孔空心针尖结构越坚固。因此，研究几何约束下的单晶硅应力非均匀氧化及其影响因素至关重要。本文在理论分析的基础上，用实验证明，单晶硅在几何约束和应力作用下的热氧化，其氧化层厚度的非均匀性，是应力生成与释放过程的共同作用结果，应用中，将同时受到氧化温度和氧化时间两个可控参数的影响。这从一定程度上修正了非均匀氧化程度来源于温度对粘度的改变这一传统认识。

摘要： 聚焦离子束(focused ion beam, 简写FIB)是一个微纳加工和观察分析设备。在强电场下 金属离子溢出液态离子源，形成束流，经光圈限束、加速、聚焦、象散校正、偏转，打到 样品指定点上。利用其溅射效应，FIB可用于样品表面亚微米尺寸的刻蚀，控制其扫描路 径可以在无掩模下刻蚀任意图形。选择束流、加速电压和时间可以得到不同深度、不同纵 深比的刻蚀。但是溅射原子容易再沉积，影响刻蚀纵深比并阻止进一步刻蚀。采用辅助气 体可改善这种状况。选择某种气体在刻蚀过程中喷到样品表面刻蚀区，高能粒子束诱发气 体原子与溅射原子反应生成挥发物质而被带走，进而降低再沉积。它不仅能提高刻蚀速 率，而且能增加刻蚀纵深比。

摘要： 太赫兹(THz）波是指频率从0.1THz到10THz,介于毫米波与红外光之间的电磁波,具有安全性、宽带性、指纹谱特性和穿透性等特点,在国家安全、航空航天、生物医学、材料科学等众多领域都有潜在的重大应用价值.太赫兹量子级联激光器(THz QCL）作为一种紧凑的、相干的固体连续辐太赫兹射源,其辐射频率可通过能带和波函数设计进行调控,具有响应速度快、体积小、便于集成等优点.本研究团体经过不断摸索与创新，在突破THz QCL有源区超高质量材料的制备、微纳器件加工、输出光束整形等技术的基础上，成功研制出2.5THz,2.9THz,3.1THz,和4.3THz太赫兹量子级联激光器。

摘要： 太赫兹(THz）波是指频率从0.1THz到10THz,介于毫米波与红外光之间的电磁波,具有安全性、宽带性、指纹谱特性和穿透性等特点,在国家安全、航空航天、生物医学、材料科学等众多领域都有潜在的重大应用价值.太赫兹量子级联激光器(THz QCL）作为一种紧凑的、相干的固体连续辐太赫兹射源,其辐射频率可通过能带和波函数设计进行调控,具有响应速度快、体积小、便于集成等优点.本研究团体经过不断摸索与创新，在突破THz QCL有源区超高质量材料的制备、微纳器件加工、输出光束整形等技术的基础上，成功研制出2.5THz,2.9THz,3.1THz,和4.3THz太赫兹量子级联激光器。

摘要： 太赫兹(THz）波是指频率从0.1THz到10THz,介于毫米波与红外光之间的电磁波,具有安全性、宽带性、指纹谱特性和穿透性等特点,在国家安全、航空航天、生物医学、材料科学等众多领域都有潜在的重大应用价值.太赫兹量子级联激光器(THz QCL）作为一种紧凑的、相干的固体连续辐太赫兹射源,其辐射频率可通过能带和波函数设计进行调控,具有响应速度快、体积小、便于集成等优点.本研究团体经过不断摸索与创新，在突破THz QCL有源区超高质量材料的制备、微纳器件加工、输出光束整形等技术的基础上，成功研制出2.5THz,2.9THz,3.1THz,和4.3THz太赫兹量子级联激光器。

摘要： 本发明提供一种微纳结构加工机床，包括：可沿机床X轴方向移动的刀座，刀座上设有轴线垂直机床X轴方向的转动轴，转动轴端部装设有刀具；与刀座相对设置且可沿机床Z轴方向移动的工件架；固定于工件架上的振动装置，振动装置包括基台、第一柔性振动体、第二柔性振动体、工件平台和驱动第一柔性振动体和第二柔性振动体振动的振动部，第一柔性振动体连接基台和工件平台且振动传感方向为机床X轴方向，第二柔性振动体连接基台和工件平台且振动传感方向为机床Z轴方向，第一柔性振动体和第二柔性振动体分别位于工件平台相邻两侧，工件平台未连接有第一柔性振动体和第二柔性振动体的一侧与刀具相对设置。本发明还提供两种微纳结构加工方法。

摘要： 本发明公开了基于微纳工艺的微流道芯片加工方法，属于微流道芯片加工领域，包括：第一直写过程，沿第一直线方向静电纺丝；第二直写过程，沿与第一直线方向不重叠的第二直线方向静电纺丝，第二直线方向平行第一直线方向但与第一直线方向反向；转向过程，将静电纺丝从第一直线方向改变至第二直线方向，转向过程中对产品持续施加转向力，该转向力能够分解成垂直于第二直线方向以及沿第二直线方向相同的分力；任一过程以及相互衔接的两个过程连续不停顿。本发明在转向过程对产品施加斜向的作用力，该作用力使得产品转向无需停顿也可以平滑过渡，解决了因电机不稳定和原方向残余速度，而导致的后续直线结构形状失真的问题。

摘要： 本发明公开了一种加工微纳器件的金属微滴喷射增材制造系统及方法，系统由产生区、筛选区、转向区和加工区组成，且四区均为真空；产生区用于产生带电金属液滴，使液滴获得初速度；筛选区用于产生匀强电场和产生匀强磁场；转向区用于产生匀强电场和产生匀强磁场；加工区用于实现复杂微纳结构的打印加工，且不需要支撑等额外构架。本发明通过电场和磁场的组合，可实现带电金属液滴的精确控制；电磁场控制，对所产生的金属液滴进行筛选，可以确保进入加工区的液滴均满足条件，保证加工精度；可以打印具有复杂结构的微纳器件，且不需要加打印支撑等额外架构，节省材料，去掉了后续去除支撑的工序。

摘要： 本发明涉及一种基于飞秒激光微加工的微纳光纤振动传感器，属于光纤传感领域。单模光纤、空芯光纤和实芯光纤顺序熔接；用飞秒激光从实芯光纤端面烧蚀形成质量块和悬臂梁；所述质量块为圆柱体，该圆柱体的直径小于空芯光纤的内径；空芯光纤和实芯光纤通过悬臂梁固定连接。本发明避免了飞秒激光加工光纤所形成反射面的反射率低甚至没有反射的问题，且所探测的振动方向与光纤轴向平行，易于传感器的安装。所述振动传感器具有体积小、共振频率高、耐高温、抗电磁干扰等特点，可用于高温环境下的振动测量。

摘要： 本发明提供一种微纳结构加工机床，包括：可沿机床X轴方向移动的刀座，刀座上设有轴线垂直机床X轴方向的转动轴，转动轴端部装设有刀具；与刀座相对设置且可沿机床Z轴方向移动的工件架；固定于工件架上的振动装置，振动装置包括基台、第一柔性振动体、第二柔性振动体、工件平台和驱动第一柔性振动体和第二柔性振动体振动的振动部，第一柔性振动体连接基台和工件平台且振动传感方向为机床X轴方向，第二柔性振动体连接基台和工件平台且振动传感方向为机床Z轴方向，第一柔性振动体和第二柔性振动体分别位于工件平台相邻两侧，工件平台未连接有第一柔性振动体和第二柔性振动体的一侧与刀具相对设置。本发明还提供两种微纳结构加工方法。

摘要： 本发明公开了一种基于飞秒激光的微纳结构加工方法及微纳结构，其中方法包括：设定与被加工材料对应的飞秒激光的脉宽、重频、功率、波长以及扫描速度；其中，所述被加工材料为陶瓷或蓝宝石或塑料；所述脉宽为10fs～800fs，所述重频为单脉冲～500kHz，所述功率为1μW～500mW，所述波长为515nm或800nm或1030nm，所述扫描速度为10μm/s～500mm/s；将所述飞秒激光聚焦到所述被加工材料的表面或内部，并在所述被加工材料的表面或内部加工出微纳结构。本发明可在被加工材料的表面或内部加工出具有炫彩效果的微纳结构，不仅提升了被加工材料的观赏性和实用价值，而且加工工艺简单，有利于工业推广。

摘要： 本发明公开了基于微纳工艺的微流道芯片加工方法，属于微流道芯片加工领域，包括：第一直写过程，沿第一直线方向静电纺丝；第二直写过程，沿与第一直线方向不重叠的第二直线方向静电纺丝，第二直线方向平行第一直线方向但与第一直线方向反向；转向过程，将静电纺丝从第一直线方向改变至第二直线方向，转向过程中对产品持续施加转向力，该转向力能够分解成垂直于第二直线方向以及沿第二直线方向相同的分力；任一过程以及相互衔接的两个过程连续不停顿。本发明在转向过程对产品施加斜向的作用力，该作用力使得产品转向无需停顿也可以平滑过渡，解决了因电机不稳定和原方向残余速度，而导致的后续直线结构形状失真的问题。

摘要： 本发明提供了一种基于电化学微纳体系的功能材料的微纳加工方法及其装置，可在特定基底或者微纳芯片上原位合成微纳米尺度的功能材料，用于构筑全固态微纳米器件。所述方法包括：构筑微纳米尺度的电化学反应器，以将合成功能材料的物理化学过程限制在微纳米尺度的空间内；以及调控待加工的导电基底或芯片上的微区物理化学环境，以在导电基底或微纳芯片上原位合成微纳米尺度的功能材料。所述装置包括微纳米尺度的电化学反应器、电化学工作站、微纳米精度的三维微动系统、视频监视器和信息处理计算机。

摘要： 本发明提供了一种基于电化学微纳体系的功能材料的微纳加工方法及其装置，可在特定基底或者微纳芯片上原位合成微纳米尺度的功能材料，用于构筑全固态微纳米器件。所述方法包括：构筑微纳米尺度的电化学反应器，以将合成功能材料的物理化学过程限制在微纳米尺度的空间内；以及调控待加工的导电基底或芯片上的微区物理化学环境，以在导电基底或微纳芯片上原位合成微纳米尺度的功能材料。所述装置包括微纳米尺度的电化学反应器、电化学工作站、微纳米精度的三维微动系统、视频监视器和信息处理计算机。

摘要： 本发明公开了一种采用微纳加工工艺的气体微泵制备方法及其所得气体微泵。本发明通过微纳加工工艺实现了气体微泵的加工，解决了气体微泵机械制备方式的尺寸限制的问题，能够将气体微泵的尺寸控制在1‑5mm，进一步实现了气体微泵的小型化，极大地将气体微泵微型化和集成化。此外，相较于传统泵的通过硅粘结剂粘结，本发明中层与层之间利用键合工艺连结，从而大大缓解了因粘结剂造成的器件性能迥异以及不稳定的情况，并在一定程度上提高了器件的密封性能，进一步增大气体的传输速度，开拓了气体微泵在多个领域的应用前景。