福州微纳加工应用

    微纳加工大致可以分为“自上而下”和“自下而上”两类。“自上而下”是从宏观对象出发，以光刻工艺为基础，对材料或原料进行加工，小结果尺寸和精度通常由光刻或刻蚀环节的分辨力决定。“自下而上”技术则是从微观世界出发，通过控制原子、分子和其他纳米对象的相互作用力将各种单元构建在一起，形成微纳结构与器件。基于光刻工艺的微纳加工技术主要包含以下过程：掩模（mask）制备、图形形成及转移（涂胶、曝光、显影）、薄膜沉积、刻蚀、外延生长、氧化和掺杂等。在基片表面涂覆一层某种光敏介质的薄膜（抗蚀胶），曝光系统把掩模板的图形投射在（抗蚀胶）薄膜上，光（光子）的曝光过程是通过光化学作用使抗蚀胶发生光化学作用，形成微细图形的潜像，再通过显影过程使剩余的抗蚀胶层转变成具有微细图形的窗口，后续基于抗蚀胶图案进行镀膜、刻蚀等可进一步制作所需微纳结构或器件。 未来几年微纳制造系统和平台的发展前景包括的方面：智能的、可升级的和适应性强的微纳制造系统。福州微纳加工应用

     微纳加工可以满足高精度三维结构制备、多材料微纳结构加工以及器件成型与集成的加工需求，因此，在各类微纳结构化功能部件的研制中展现出了很大的技术优势。目前，飞秒激光已经广泛应用于多个前沿科学领域。利用飞秒激光可以制备各种微光学器件，如微透镜阵列、仿生复眼、光波导和超表面等。吉林大学研究团队利用双光子聚合技术制备了一种基于仿生蛋白质的微透镜，该透镜在外界刺激下可动态调节焦距，同时具有独特的伸缩性、良好的生物相容性和生物可降解性；进一步该团队利用激光加工技术制备了可变焦的仿生复眼，实现了大视场变焦成像的功能，如图1所示。利用其高精度、高分辨率和三维加工能力，飞秒激光加工技术成为制备三维微流控芯片的强大工具。中山微纳加工工艺流程在我国，微纳制造技术同样是重点发展方向之一!

    微纳加工-薄膜沉积与掺杂工艺。在微纳加工过程中，薄膜的形成方法主要为物理沉积、化学沉积和混合方法沉积。蒸发沉积（热蒸发、电子束蒸发）和溅射沉积是典型的物理方法，主要用于沉积金属单质薄膜、合金薄膜、化合物等。热蒸发是在高真空下，利用电阻加热至材料的熔化温度，使其蒸发至基底表面形成薄膜，而电子束蒸发为使用电子束加热；磁控溅射在高真空，在电场的作用下，Ar气被电离为Ar离子高能量轰击靶材，使靶材发生溅射并沉积于基底；磁控溅射方法沉积的薄膜纯度高、致密性好，热蒸发主要用于沉积低熔点金属薄膜或者厚膜；化学气相沉积（CVD）是典型的化学方法而等离子体增强化学气相沉积（PECVD）是物理与化学相结合的混合方法，CVD和PECVD用于生长氮化硅、氧化硅等介质膜。真空蒸镀，简称蒸镀，是指在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式蒸发镀膜材料（或称膜料）并使之气化，粒子飞至基片表面凝聚成膜的工艺方法。蒸镀是使用较早、用途较广的气相沉积技术，具有成膜方法简单、薄膜纯度和致密性高、膜结构和性能独特等优点。

皮秒激光精密微孔加工应用作为一种激光精密加工技术，皮秒激光在对高硬度金属微孔加工方面的应用早在20世纪90年代初就有报道。1996年德国学者Chichkov等研究了纳秒、皮秒以及飞秒激光与材料的作用机理，并在真空靶室中对厚度100μm的不锈钢进行了打孔实验，建立了激光微纳加工的理论模型，为后续的激光微纳加工实验研究奠定了坚实的理论基础。1998年Jandeleit等对厚度为250nm的铜膜进行了精密制孔实验，实验指出使用同一脉宽的皮秒激光器对厚度较薄的金属材料制孔时，采用高峰值功率更有可能获得高质量的的制孔效果。然而，优异的加工效果不仅取决于脉冲宽度以及峰值功率，制孔方式也是一个至关重要的因素，针对这一问题，Fohl等采用纳秒激光与飞秒激光对制孔方式进行了深入研究，实验结果显示纳秒激光采用螺旋制孔方式所加工的微孔整洁干净，而飞秒激光采用一般的冲击制孔方式所加工的微孔边缘有明显的再铸层。光刻胶是微纳加工中微细图形加工的关键材料之一。

2012年北京工业大学Duan等使用课题组自行研制的皮秒激光器对金属钼、钛和不锈钢进行了精密制孔研究，并利用旋切制孔方式对厚度为0.3mm的金属钼实现了孔径ϕ小于200μm的微孔加工，利用螺旋制孔方式在厚度为1mm不锈钢上实现了孔径为200μm的制孔效果。实验指出大口径微孔加工应采用旋切制孔方式，而加工较小口径时则更宜选用螺旋制孔方式。皮秒激光精密微孔加工过程中，对于厚度较小的材料(d<1μm)，由于激光与材料作用的时间较短，以采用高峰值功率、窄脉宽的激光为宜，而对于厚度在百微米甚至超过1mm的金属材料的微孔加工，除了要考虑激光峰值功率以及脉冲宽度外，选择合适的制孔方式是必要的。此外，根据材料结构的不同还应该选择是否采用偏振输出等因素。微纳加工包括光刻、磁控溅射、电子束蒸镀、湿法腐蚀、干法腐蚀、表面形貌测量等!运城微纳加工设备

微纳加工按技术分类，主要分为平面工艺、探针工艺、模型工艺！福州微纳加工应用

纳秒和飞秒之间,皮秒激光微纳加工应用独具优势！与传统的微纳加工技术相比，激光微纳加工具有如下独特的优点：非接触加工不损坏工具、能量可调、加工方式灵活、可实现柔性加工等。其中全固态皮秒激光具有极窄的脉冲宽度(皮秒)、极高的峰值功率(兆瓦)以及优异的光束质量，被广泛应用于各种金属、非金属材料的精密加工。研究表明，脉冲宽度高于10ps的皮秒激光加工过程中有明显的热效应存在，而且随着激光与材料作用时间的增加，工件表面会产生微裂纹以及再铸层；脉冲宽度低于5ps的皮秒激光与材料作用时会产生非线性效应，这对金属材料的加工非常不利。因此，适合微纳精密加工用的皮秒激光的脉冲宽度在5~10ps之间。为了提高加工效率，重复频率一般设定在十万赫兹量级，而平均功率则根据所加工材料的烧蚀阈值而定。福州微纳加工应用

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