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译者的话前言第1章导论………………………11.1背景介绍……………………11.2概述…………………………11.2.1精密工程………………21.2.2微铣削和微型钻孔……31.3微机电系统…………………41.4微电子制造方法……………51.4.1体微加工………………61.4.2表面微加工……………61.5微型化仪器…………………71.6微机械电子…………………71.7纳米修整……………………71.8光变图像……………………81.9微能源和化学系统…………81.10空间微推进…………………91.11电子束纳米印刷……………91.12纳米技术…………………101.13碳纳米管及其结构………101.14分子逻辑门………………111.15纳米尺度生物传感器……121.16C60及其衍生物的化学交联………………………131.17燃料电池…………………131.18参考文献…………………13第2章微机电系统与微光机电系统原理…………………152.1概述…………………………152.2执行器的驱动原理…………162.3制造工艺……………………172.4机械微机电系统……………182.4.1机械传感器……………182.4.2加速度计、悬臂式传感器和电容测量……182.4.3扬声器…………………192.4.4陀螺仪…………………202.4.5机械执行器……………222.5热微机电系统………………222.5.1计温学…………………232.5.2数据存储应用…………232.5.3微型加热器气体传感器…………………242.5.4热执行器………………242.6磁微机电系统………………252.7微光机电系统………………282.8空间光调制器………………302.9数字微镜设备………………302.10光栅光阀(GLV)…………322.11参考文献…………………34第3章微制造中的激光技术……373.1概述…………………………37㊣微制造与纳米技术3.2激光的产生…………………373.3激光的特性…………………413.3.1单色性…………………413.3.2方向性…………………413.3.3亮度……………………413.3.4相干性…………………423.3.5空间分布………………423.3.6时间脉冲波形…………423.4激光应用……………………433.5微加工中的激光技术………443.5.1背景……………………453.5.2激光的吸收和反射……453.5.3应用技术基础…………463.6参考文献……………………50第4章激光干涉仪几何误差软补偿……………………524.1概述…………………………524.2几何误差校正概述…………534.2.1误差测量系统…………544.2.2精度评价………………554.3几何误差补偿方法…………564.3.1几何误差查找表………564.3.2几何误差参数模型……574.4实验结果……………………604.4.1误差近似………………604.4.2线性误差………………604.4.3直线度误差……………634.4.4角度误差………………634.4.5垂直度误差……………644.4.6评价……………………654.5小结…………………………674.6参考文献……………………67第5章体微加工中的蚀刻工艺表征………………………695.1概述…………………………695.2体微加工的发展历史………695.3湿法体微加工(WBM)……705.4晶体学及其影响……………715.5硅作为基板与结构材料……725.5.1硅作为基板……………725.5.2硅作为结构材料………735.5.3应力与应变……………735.5.4硅的热力学性质………765.6湿法蚀刻流程………………765.6.1各向同性蚀刻剂………765.6.2反应现象………………775.6.3各向同性蚀刻曲线……775.6.4掩膜……………………795.6.5依赖型掺杂蚀刻剂……795.7各向异性蚀刻………………805.7.1各向异性蚀刻剂………805.7.2各向异性蚀刻剂掩膜……………………815.8蚀刻控制:停止技术………815.8.1硼扩散蚀刻停止………825.8.2电化学蚀刻自停止技术……………………825.8.3薄膜与绝缘硅蚀刻停止……………………835.9体微加工中蚀刻存在的问题…………………………835.9.1基板面消耗……………845.9.2角补偿…………………845.10小结………………………855.11参考文献…………………86第6章表面微加工和晶片粘合工艺的特点………………886.1概述…………………………886.2光刻工艺……………………896.3表面微加工…………………91目录㊣6.4表面微加工工艺特点………926.4.1隔离层…………………936.4.2牺牲层…………………936.4.3结构材料………………946.4.4选择性蚀刻……………946.5特性…………………………966.5.1附着力…………………966.5.2应力……………………966.5.3黏滞……………………996.6晶片键合……………………996.6.1阳极键合……………1006.6.2融化键合……………1016.7小结………………………1026.8参考文献…………………103第7章文件安全领域微加工:光变图像………………1087.1引言………………………1087.2概述………………………1087.3光变图像箔微结构………1097.3.1防伪全息图…………1097.3.2KinegramTm技术……1107.3.3CatpixTm电子束光刻微结构…………………1137.3.4结构稳定性…………1147.3.5PixelgramTM调色概念…………………1147.3.6基于ExelgramTM轨道的光变图像微结构…1167.3.7隐蔽图片显微图像安全特征……………1197.3.8KinegramTM和ExelgramTM的比较………………1197.3.9VectogramTM图像多路复用技术……………1217.3.10间隙刻槽单元调制…………………1237.4通用的光变图像微结构…1247.4.1光变油墨技术………1247.4.2衍射数据箔…………1267.4.3生物识别光变图像技术…………………1287.5光学图像单元编码表面纳米制造………………………1307.5.1微镜光变图像………1317.5.2微镜光变图像的起源…………………1327.5.3微镜光变图像光学效应总结…………………1367.6小结………………………1387.7参考文献…………………138第8章纳米修整技术…………1428.1概述………………………1428.2传统加工工艺……………1438.2.1研磨…………………1438.2.2抛光…………………1448.2.3珩磨…………………1448.3高级修整工艺(AFPs)……1448.3.1磨料流加工(AFM)………………1458.3.2磁力研磨(MAF)……1478.3.3磁流变加工(MRF)………………1498.3.4磁流变磨料流修整(MRAFF)……………1528.3.5磁悬浮抛光(MFP)………………1558.3.6弹性喷射加工(EEM)………………1568.3.7离子束加工(IBM)………………1588.3.8化学机械抛光(CMP)………………159㊣微制造与纳米技术8.4参考文献…………………160第9章微纳米技术在空间微推进系统中的应用…………1639.1概述………………………1639.2微型化航天器微推动的子系统和设备………………1669.3推进系统…………………1719.3.1固体推进剂…………1719.3.2冷气体………………1729.3.3胶体推进器…………1729.3.4热气体………………1729.3.5单组元和双组元推进系统…………………1729.3.6再生加压循环………1729.3.7姿态调整与控制系统…………………1729.4冷气体微推进器的实现…1739.4.1气体和流体动力学…1739.4.2原型设计……………1749.5小结………………………1799.6参考文献…………………179第10章碳纳米管的制造和应用:纳米技术基础…………18110.1概述………………………18110.2纳米技术和碳纳米管的前景……………………18110.3碳纳米管的研究进展……18210.4碳纳米管的结构和属性……………………18410.5碳纳米管的制备…………18610.5.1化学气相沉积………18710.5.2电弧放电……………18810.5.3激光烧蚀……………18810.5.4生长机理……………18910.5.5碳纳米管提纯………19010.6碳纳米管的应用…………19110.6.1场效应管中碳纳米管的电子输运…………19110.6.2在计算机中的应用…………………19210.6.3基于碳纳米管的纳米器件在生物医学中的应用…………………19410.6.4X射线仪……………19410.6.5基于碳纳米管的纳米机械执行器和人工肌肉…………………19510.6.6燃料电池……………19610.6.7膜电极组……………19710.6.8基于CNTs的双极板机械和电气强化……19810.6.9在碳纳米管中储氢…………………19910.7参考文献…………………200第11章碳基纳米结构…………20611.1概述………………………20611.2富勒烯的历史……………20611.3碳纳米管的结构(CNTs)…………………20711.3.1Y形…………………20811.3.2双螺旋形……………20811.3.3竹节形………………20911.3.4分层结构……………20911.3.5环形多壁碳纳米管………………20911.3.6圆锥端帽形多壁碳纳米管…………………21011.4富勒烯的结构……………21111.4.1C48富勒烯结构……21111.4.2环形富勒烯…………21111.4.3C60、C59、C58、C57的结构………………212目录ⅩⅦ11.4.4较小的富勒烯C50…21311.5碳纳米球(CNBs)的结构………………………21411.6碳纳米纤维(CNFs)的结构………………………21411.6.1六边形碳纳米纤维…………………21511.6.2锥形碳纳米纤维……21511.6.3螺旋形碳纳米纤维…………………21511.7多孔碳……………………21611.8碳纳米结构的性质………21611.8.1分子性质……………21611.8.2电子性质……………21711.8.3光学性质……………21711.8.4力学性能……………21711.8.5周期性………………21811.9合成………………………21811.9.1碳纳米管……………21811.9.2富勒烯………………21911.9.3碳纳米球……………21911.9.4碳纳米纤维…………22011.10碳纳米结构的应用前景……………………22111.10.1能量存储…………22111.10.2储氢………………22111.10.3嵌锂………………22211.10.4电化学超级电容…22311.10.5碳纳米管的分子电子学………………22311.11复合材料………………22511.12小结……………………22611.13参考文献………………226第12章分子逻辑门……………23112.1概述………………………23112.2逻辑门……………………23112.3荧光分子逻辑电路………23312.4组合逻辑电路……………23912.5可重构分子逻辑…………24012.6基于分子逻辑门的吸收……………………24112.7分子逻辑门:导电………24612.8小结………………………24812.9参考文献…………………248第13章用于生物传感器的纳米力学悬臂装置…………25113.1概述………………………25113.2原理………………………25213.3静态变形法………………25213.4共振模式法………………25313.5热检测法…………………25513.6微型品制造………………25613.6.1硅基悬臂……………25613.6.2压阻式集成悬臂……25713.6.3压电式集成悬臂……25713.7测量和输出技术…………25913.7.1光学法………………25913.7.2干涉测量法…………25913.7.3压阻法………………25913.7.4电容法………………26013.7.5压电法………………26013.8生物传感…………………26113.8.1DNA探测…………26113.8.2蛋白质检测…………26213.8.3细胞检测……………26413.9小结………………………26613.10参考文献………………266第14章微型能源和化学系统(MECS)和多尺度制造…………………27014.1概述………………………270ⅩⅧ微制造与纳米技术14.2微能源和化学系统(MECS)…………………27314.2.1MECS器件的物质与热量传递……………27314.2.2MECS技术的应用…………………27414.3MECS制造………………27514.3.1困难与挑战…………27514.3.2特征尺寸……………27614.3.3微层压技术…………27614.4微层压技术的尺寸控制………………………27914.4.1图形化对微通道阵列性能的影响…………27914.4.2理论…………………28014.4.3微通道加工…………28114.4.4试验结果……………28214.5微通道阵列中的翘曲源……………………28414.5.1分析…………………28514.5.2试验结果……………28714.6配准与粘接对微通道阵列性能的影响………………28814.7微通道阵列的几何约束………………………28914.8微层压技术的经济价值………………………29114.9参考文献…………………293第15章雕塑薄膜………………29715.1概述………………………29715.2雕塑薄膜的生长…………29815.2.1实验和现象…………29815.2.2计算机模拟…………30115.3光学特性…………………30215.3.1理论…………………30215.3.2特征行为……………30715.4应用………………………30915.4.1光学…………………31015.4.2化学…………………31115.4.3电学…………………31115.4.4生物学………………31115.5小结………………………31115.6参考文献…………………312第16章电子束蚀刻技术与纳米装配———精密化学工程……………………31916.1概述………………………31916.2电子束辐射………………32016.2.1聚合物材料…………32016.2.2分子材料……………32016.3自组装单层膜……………32216.4结语和展望………………32616.5参考文献…………………326第17章倏逝近场纳米光刻技术……………………33217.1概述………………………33217.2发展历史…………………33317.3ENFOL技术原理………33417.4掩膜的制作和要求………33517.5图案形成…………………33617.5.1曝光条件……………33617.5.2光刻胶要求…………33617.5.3克服衍射极限………33717.6图案转移…………………33917.6.1减法图案转移………33917.6.2加法图案转移………339目录ⅩⅨ17.7模拟………………………34117.7.1模拟方法和模型……34217.7.2强度分布……………34217.7.3场深度(DOF)……34317.7.4边界强化带来的曝光差异…………………34517.8表面等离子体纳米光刻………………………34617.8.1倏逝干涉光刻技术(EIL)………………34617.8.2平面透镜光刻技术(PLL)………………34717.8.3表面等离子体增强接触式光刻(SPECL)……………35017.9小结………………………35217.10参考文献………………352第18章纳米技术在燃料电池上的应用…………………35618.1现状与需求………………35618.2多相催化中的纳米粒子………………………35718.3碳载体铂催化剂的氧化电解还原反应……………36018.4碳纳米管载体催化剂……36118.5小结………………………36618.6参考文献…………………366