先进制造技术教学课件作者李宗义第7章微米／纳米技术课件.ppt

* * 返回目录 第7章 微米／纳米技术  7.1 微米技术 7.2 纳米技术 7.3 纳米技术的发展 返回目录 第7章 微米／纳米技术  7.1 微米技术 7.1.1 概述 微米技术是指在微米级(0.1～100μm)的材料、设计、制造、测量、控制和应用技术。目前，微米技术的研究与应用涉及以下几方面： 1．微小尺度的设计理论 2．微细加工技术 3．精密测试技术 4．微系统技术 返回目录 第7章 微米／纳米技术  7.1 微米技术 7.1.2 微型机械 1．概念 按照其特征尺寸可以微小的机械划分为1～10mm的小型机械，1μm～lmm的微型机械，以及lnm～lμm的纳米机械。 微型机械(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)是指可以批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，甚至外围接口、通讯电路和电源等于一体的微型电子机械系统。实际上也是指微小尺寸范围的装置和系统的设计、研究和制造，以及它们与宏观世界的联接(界面)和集成。MEMS产品具有尺寸小、精度高、响应速度快和成本低的优势。 返回目录 第7章 微米／纳米技术  7.1 微米技术 2．微细加工及其关键技术 要想加工出精密的微机电器件，必须要具备相应微细加工技术。目前，常用的有以下方法： (1)光刻术(Photolithography) (2)蚀刻技术 (3)LIGA技术 (4)牺牲层技术 (5)外延技术 (6)特种微细加工技术 返回目录 第7章 微米／纳米技术  7.1 微米技术 3．MEMS的应用领域 MEMS在工业、国防、航海、生物医学、精密仪器、农业和家庭服务等领域，特别是空间狭小、操作精度高、功能高度集成的航空航天机载设备领域有巨大的应用潜力，被认为是一项面向21世纪可以广泛应用的新兴技术。微系统的应用主要可以分为以下四个方面： (1)微型构件 (2)微传感器 (3)微致动器 (4)微型器件及系统 返回目录 第7章 微米／纳米技术  7.1 微米技术 图7-1 微型机器人 返回目录 第7章 微米／纳米技术  7.2 纳米技术 7.2.1 概述 1．纳米 2．纳米技术的概念提出 3．纳米科学 4．纳米技术 返回目录 第7章 微米／纳米技术  7.2 纳米技术 7.2.2 显微技术 显微技术是把原子一个接一个按各种稳定的模式组装起来，从一个小零件直到整体结构的一种技术。 1．势垒和隧道效应 如图7-2所示。 2．STM的原理 STM工作原理，如图7-3所示。 3．STM的结构与特点 返回目录 第7章 微米／纳米技术  7.2 纳米技术 图7-2 势垒和隧道效应 返回目录 第7章 微米／纳米技术  7.2 纳米技术 图7-3 STM工作原理 返回目录 第7章 微米／纳米技术  7.2 纳米技术 3．STM的结构与特点 STM的结构主要由STM主体、电子反馈系统、计算机控制系统及高分辨图象显示终端组成。其核心部件是探头，电子反馈系统用于产生隧道电流并维持隧道电流的恒定，控制针尖在样品表面进行扫描；计算机系统控制全部系统的运转，收集和存贮所获得的图像，并对原始图象进行处理，最后对在图象显示终端显示出的图象拍摄照片。CSTM-9000，如图7-4所示。  返回目录 第7章 微米／纳米技术  7.2 纳米技术  图7-4 CSTM-9000 返回目录 第7章 微米／纳米技术  7.2 纳米技术  7.2.3 纳米操纵技术 纳米操纵技术主要用来隔离、定位及控制原子。应用隧道效应，用STM就可以人为操作原子表面：利用计算机控制STM的针尖作有规律的移动，在某些部位加大隧道电流的强度或使针尖顶端直接接触到样品的表面，在某些样品如石墨的平坦表面上刻出有规律的痕迹，形成某些有意义的图形和文字。 返回目录 第7章 微米／纳米技术  7.2 纳米技术  图7-5 原子移动 返回目录 第7章