微細(xì)加工與微納加工技術(shù)及應(yīng)用

第1章緒論 / 001
1.1先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)001
1.2 微制造001
1.3微切削003
1.4納米材料、納米技術(shù)004
1.5微納米加工技術(shù)005
1.5.1微納米加工技術(shù)的基本過(guò)程006
1.5.2微納米加工成像工藝類型007

第2章微切削加工技術(shù) / 009
2.1微切削加工技術(shù)概論009
2.2微切削力學(xué)010
2.2.1尺寸效應(yīng)010
2.2.2切屑形成與小切削厚度011
2.2.3比切削能與微切削力011
2.2.4表面生成和毛刺生成013
2.3微型刀具設(shè)計(jì)與制造015
2.3.1微型刀具尺寸與加工尺度015
2.3.2實(shí)柄微刀具的制造方法016
2.3.3涂層與實(shí)柄涂層微刀具016
2.3.4金剛石微切削刀具017
2.3.5微切削刀具的磨損018
2.4金剛石車(chē)削與微車(chē)削018
2.4.1超精密金剛石車(chē)削018
2.4.2金剛石車(chē)削加工微結(jié)構(gòu)019
2.4.3微車(chē)削021
2.4.4微車(chē)削中的尺寸效應(yīng)023
2.5微銑削加工技術(shù)025
2.5.1微銑削加工系統(tǒng)構(gòu)成025
2.5.2微銑削機(jī)床025
2.5.3微銑刀026
2.5.4工藝條件027
2.5.5工件材料028
2.6微銑削中的力學(xué)028
2.6.1微尺度切削中的尺寸效應(yīng)028
2.6.2小切削厚度029
2.6.3工件材料微觀結(jié)構(gòu)的影響030
2.6.4微銑削技術(shù)面臨的問(wèn)題030
2.7微細(xì)鉆削技術(shù)031
2.7.1微細(xì)鉆頭031
2.7.2微孔加工機(jī)床032
2.7.3微孔鉆削工藝034
2.7.4微孔鉆削實(shí)例037
2.7.5微孔鉆削中顫振研究簡(jiǎn)介037
2.8微磨削技術(shù)038
2.8.1微（超精）磨削加工過(guò)程038
2.8.2金剛石微粉超硬砂輪超精密磨削040
2.8.3復(fù)合結(jié)合劑（黏結(jié)劑）金剛石微粉砂輪超精密磨削040
2.8.4微磨削加工脆性材料的去除機(jī)理041
2.8.5工件材料與金剛石磨粒之間的相互作用042
2.8.6微磨削的加工方法042
2.8.7在線電解修銳法（ELID）045
2.8.8微磨削加工實(shí)例046

第3章微細(xì)電加工技術(shù) / 050
3.1電火花加工機(jī)理及特點(diǎn)050
3.2微細(xì)電極的在線制作與檢測(cè)052
3.3電火花微銑削加工技術(shù)054
3.3.1電火花微銑削加工技術(shù)的特點(diǎn)054
3.3.2基于分層制造原理的電火花微銑削加工技術(shù)054

第4章激光的微納米加工技術(shù) / 058
4.1激光的基本原理058
4.1.1單色光束的產(chǎn)生058
4.1.2受激發(fā)射060
4.1.3二極管激光器061
4.1.4準(zhǔn)分子激光器061
4.1.5鈦：藍(lán)寶石激光器061
4.2光束特性062
4.3激光光學(xué)062
4.3.1光學(xué)品質(zhì)062
4.3.2激光加工原理063
4.4激光微米加工064
4.4.1納秒脈沖微米加工064
4.4.2保護(hù)氣體065
4.4.3表面熔化階段劃分066
4.4.4納秒脈沖微米微加工的效果066
4.4.5皮秒脈沖微米加工066
4.5激光納米加工技術(shù)068

第5章面向MEMS與NEMS應(yīng)用的金剛石CVD技術(shù) / 070
5.1CVD工藝原理與發(fā)展070
5.2金剛石CVD工藝類型071
5.3襯底072
5.3.1襯底材料的選擇072
5.3.2襯底預(yù)處理073
5.3.3對(duì)鉬/硅襯底的預(yù)處理073
5.3.4對(duì)硬質(zhì)合金襯底的預(yù)處理073
5.4改進(jìn)的熱燈絲CVD工藝074
5.4.1熱燈絲組件的改進(jìn)074
5.4.2工藝條件074
5.5金剛石的成核與生長(zhǎng)075
5.5.1成核階段076
5.5.2同質(zhì)外延生長(zhǎng)076
5.5.3異質(zhì)外延生長(zhǎng)076
5.5.4偏壓增強(qiáng)型成核(BEN)077
5.5.5溫度的影響077
5.6金剛石在三維襯底上的沉積079
5.6.1在金屬（鉬）絲上金剛石沉積079
5.6.2在WC-Co（硬質(zhì)合金）微型鉆頭上的沉積079
5.6.3在WC-Co牙鉆上的金剛石沉積079

第6章納米機(jī)械加工原理、方法與實(shí)現(xiàn) / 081
6.1納米機(jī)械加工概念及類型081
6.2納米機(jī)械加工理論基礎(chǔ)082
6.2.1切削力和切削能量082
6.2.2切削溫度082
6.2.3切屑形成和表面生成083
6.2.4小未變形切屑厚度083
6.2.5臨界切削刃半徑084
6.2.6工件材料特性084
6.3納米機(jī)械加工的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用前景085
6.3.1超精密機(jī)床085
6.3.2切削刀具087
6.3.3切削參數(shù)變化對(duì)加工表面質(zhì)量的影響090
6.3.4實(shí)用化納米尺度加工091
6.4超精密的砂帶磨削方式094
6.4.1超精密砂帶磨削方式094
6.4.2超聲波砂帶磨削運(yùn)動(dòng)與機(jī)理094
6.4.3砂帶磨削的應(yīng)用095

第7章微納米加工光刻技術(shù) / 096
7.1光學(xué)曝光技術(shù)097
7.1.1光學(xué)曝光方式與原理097
7.1.2光刻膠的特性099
7.1.3正型光刻膠與負(fù)型光刻膠100
7.1.4化學(xué)放大膠與特殊光刻膠100
7.1.5光學(xué)掩膜的設(shè)計(jì)與制作100
7.2短波長(zhǎng)曝光技術(shù)101
7.2.1深紫外曝光技術(shù)101
7.2.2極紫外曝光技術(shù)101
7.2.3X射線的曝光技術(shù)102
7.3大數(shù)值孔徑與浸沒(méi)式曝光技術(shù)102
7.4厚膠曝光技術(shù)103
7.4.1酚醛清漆光刻膠103
7.4.2SU-8光刻膠103
7.5LIGA（光刻、電鍍、注塑復(fù)制）技術(shù)104
7.5.1用于LIGA的X射線光源105
7.5.2X射線LIGA掩膜105
7.5.3用于X射線LIGA的厚膠及其工藝105
7.5.4影響X射線的LIGA圖形精度的因素106
7.6電子束曝光技術(shù)107
7.6.1電子束曝光系統(tǒng)107
7.6.2電子束曝光圖形設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)格式108
7.6.3電子束曝光的鄰近效應(yīng)及其校正109
7.6.4電子束抗蝕劑及其工藝110
7.6.5電子束曝光的極限分辨率114
7.7聚焦離子束加工技術(shù)114
7.7.1聚焦離子束系統(tǒng)115
7.7.2聚焦離子束加工原理116
7.7.3聚焦離子束加工技術(shù)應(yīng)用116
7.7.4聚焦離子束曝光系統(tǒng)118
7.7.5離子束投影曝光技術(shù)118
7.7.6聚焦離子束注入系統(tǒng)119
7.8掃描探針加工技術(shù)119
7.8.1掃描探針顯微鏡原理120
7.8.2抗蝕劑曝光加工122
7.8.3局部氧化加工123
7.8.4添加式納米加工123
7.8.5抽減式納米加工125
7.8.6高產(chǎn)出率掃描探針加工126
7.9復(fù)制技術(shù)127
7.9.1熱壓納米壓印技術(shù)127
7.9.2室溫納米壓印技術(shù)131
7.9.3紫外固化納米壓印技術(shù)131
7.9.4納米轉(zhuǎn)印技術(shù)133
7.9.5軟光刻技術(shù)134
7.9.6大面積連續(xù)壓印技術(shù)135
7.9.7塑料微成型技術(shù)136

第8章沉積法圖形轉(zhuǎn)移技術(shù) / 138
8.1溶脫剝離法138
8.2電鍍法139
8.3嵌入法140
8.4模板法141
8.5噴墨打印法142
8.6掠角沉積法143

第9章刻蝕法圖形轉(zhuǎn)移技術(shù) / 145
9.1化學(xué)濕法腐蝕圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)146
9.1.1硅的各向異性腐蝕146
9.1.2硅的金屬輔助化學(xué)腐蝕147
9.1.3硅的各向同性腐蝕147
9.1.4二氧化硅(SiO2)的各向同性腐蝕148
9.2干法刻蝕圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)148
9.2.1反應(yīng)離子刻蝕148
9.2.2反應(yīng)離子刻蝕的工藝參數(shù)150
9.3反應(yīng)離子深刻蝕151
9.3.1電感耦合等離子體刻蝕系統(tǒng)151
9.3.2Bosch工藝152
9.3.3反應(yīng)離子深刻蝕中存在的問(wèn)題152
9.4等離子刻蝕153
9.5離子濺射刻蝕154
9.6反應(yīng)氣體刻蝕155
9.7其他物理刻蝕技術(shù)155

第10章薄膜沉積技術(shù) / 157
10.1物理氣相沉積法158
10.1.1真空蒸發(fā)沉積方法158
10.1.2濺射沉積法160
10.2化學(xué)氣相沉積方法163
10.3原子沉積方法164
10.3.1ALD沉積原理164
10.3.2ALD沉積方法的優(yōu)勢(shì)165
10.3.3ALD加工納米結(jié)構(gòu)165
10.4納米薄膜表面剝離制備方法165
10.4.1化學(xué)和機(jī)械剝離方法166
10.4.2各向異性刻蝕剝離方法166
10.4.3外延剝離法166
10.4.4SOI釋放法167
10.5超光滑金屬薄膜的制備167
10.5.1化學(xué)修飾法167
10.5.2過(guò)渡層誘導(dǎo)法168
10.5.3模板剝離翻轉(zhuǎn)法168
10.5.4模板壓致形變法168
10.6薄膜沉積技術(shù)制備微納結(jié)構(gòu)的方法169
10.6.1常規(guī)加工法169
10.6.2輔助加工法170
10.6.3特殊加工法175

第11章自組裝納米加工技術(shù)/ 177
11.1自組裝概念、分類以及特點(diǎn)177
11.1.1自組裝的概念177
11.1.2自組裝的分類與特點(diǎn)177
11.2自組裝過(guò)程179
11.2.1分子自組裝179
11.2.2納米粒子自組裝180
11.3可控自組裝180
11.4天然與人工合成納米單體182
11.4.1DNA分子鏈183
11.4.2碳納米管184
11.4.3納米材料印刷技術(shù)185
11.5嵌段共聚物185
11.5.1微觀相分離185
11.5.2可控制微觀相分離186
11.5.3嵌段共聚物的應(yīng)用186
11.6多孔氧化鋁187

第12章微納米加工技術(shù)的應(yīng)用 / 188
12.1超大規(guī)模集成電路技術(shù)188
12.2納米電子技術(shù)189
12.3微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)190
12.4微納加工制作傳感器與磁存儲(chǔ)器件194
12.4.1傳感器194
12.4.2磁存儲(chǔ)器件194
12.5生物芯片技術(shù)196
12.6納米技術(shù)197
12.7碳納米管（CNTs）198
12.7.1碳納米管的結(jié)構(gòu)198
12.7.2碳納米管的表征202
12.7.3碳納米管的制備方法205
12.7.4碳納米管的性能207
12.7.5碳納米管的應(yīng)用209
12.8手性半導(dǎo)體納米材料及其應(yīng)用210
12.8.1概述210
12.8.2手性半導(dǎo)體納米材料的潛在應(yīng)用211

參考文獻(xiàn) / 214