先进制造技术 教学课件 ppt 作者 李宗义ppt 第7章 微米／纳米技术.ppt

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1、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

2、械(MicroElectroMechanicalSystems，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(Ph

3、otolithography)(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

4、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7-3STM工作原理返

5、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7-4CSTM-9000返回目录第7章微米／纳米技术7.2纳米技术7.2.

6、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章微米／纳米技术7.2纳米技术图7-6DNA返回目录第7章微米／纳米技术7.2纳米技术7.2.4纳米技术的应用纳米技术应用前景非常广泛，目前，纳米技术除用于制作纳米

7、材料之外，还应用在以下几方面：1．在微电子学上的应用纳米电子学按照全新的理念来构造电子系统，开发物质潜在的储存和处理信息的能力，实现信息采集和处理能力的革命性突破。例如：已投入生产的纳米材料级存储器芯片的存储容量为目前芯片的上千倍；计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为"掌上电脑"。纳米存储器，如图7-7所示。返回目录第7章微米／纳米技术7.2纳米技术2．在光电领域的应用微电子和光电子的结合，在光电信息传输、存贮、处理、运算和显示等方面，使光电器件的性能大大提高。例如：将纳米技术用于现有雷达信息处理上，可使其能力提高1

8、0倍至几百倍，可以将超高分辨率纳米孔径雷达放到卫星上进行高精度的对地侦察。纳米开关，如图7-8所示。返回目录第7章微米／纳米技术7.2纳米技术图7-7纳米存储器返回目录第7章微米／纳米技术7.2纳米技术图7-8纳米开关返回目录第7章微米／纳米技术7.2纳米技