基于聚焦离子束注入的微纳加工技术研究

提出了聚焦离子束注入（focused ion beam implantation,FIBI）和聚焦离子束XeF2气体辅助刻蚀（gas assisted etching,GAE）相结合的微纳加工技术。通过扫描电镜观察FIBI横截面研究了聚焦离子束加工参数与离子注入深度的关系。当镓离子剂量大于1.4×1017ion/cm2时,聚焦离子束注入层中观察到均匀分布、直径10～15nm的纳米颗粒层。以此作为XeF2气体反应的掩膜,利用聚焦离子束XeF2气体辅助刻蚀（FIB-GAE）技术实现了多种微纳米级结构和器件加工,如纳米光栅、纳米电极和微正弦结构等。结果表明该方法灵活高效,很有发展前途。     

聚焦离子束技术制造金刚石切削刀具的研究

概述了基于聚焦离子束（Focused Ion Beam,FIB）加工技术制备金刚石切削刀具的相关研究进展,并介绍了金刚石刀具在超精密加工领域的研究背景及其制造现状。作为一种先进的微纳制造技术,聚焦离子束已在微尺度金刚石刀具制造研究中发挥了重要作用。针对金刚石刀具的刃口半径、刃形精度等核心参数,国内外相关研究者开展了聚焦离子束制造方法与工艺优化研究,实现了高质量刀具的制造,聚焦离子束加工可获得刃口半径为15～22nm的金刚石刀具制造。从微观切削基础和微纳光学元件制造两个角度,论述了聚焦离子束制造金刚石刀具的应用研究进展,介绍了其在纳米切削机理、微纳尺度光学元件制造中的应用。最后从提高FIB制造效率、应用研究拓展等角度,对该领域未来的发展进行了展望。     

采用微刀具的菲涅耳器件超精密制造方法

菲涅耳器件是红外传感器等领域不可或缺的高性能光学元件.其高效和高精度的制造方法是目前研究的重点.文中借助单点金刚石切削技术实现菲涅耳器件加工,采用半圆头型刀具有效减小不可切削区域,并基于聚焦离子束微加工方法进行微刀具制备.对所提出方法的关键技术和制造工艺进行了详细论述.对不同应用领域的两类菲涅耳器件进行加工实验.并建立光学测试平台进行光学性能分析.实验结果表明:所提出的方法可满足菲涅耳器件的应用需求.     

应用聚焦离子束/电子束技术的碳纳米管探针制备工艺研究

提出利用电子束诱导铂沉积和聚焦离子束铣削技术,实现碳纳米管原子力显微镜探针针尖的制备和结构优化研究。结合高分辨率扫描电子显微镜观测和纳米操纵仪,利用电子束诱导铂沉积实现碳纳米管固定到普通原子力显微镜探针末端,可实现直径小于10nm的纳米管探针制备。提出基于聚焦离子束铣削和照射技术实现对纳米管针尖的长度、角度的精确调控优化,纳米管探针的角度调控精度优于1°。     

基于光流技术MEMS平面微运动特性的测量

实现MEMS动态测试技术中平面微运动特性的测量，关键是记录MEMS运动过程中的瞬间运动状态，并恢复MEMS面内的运动历程．为此，介绍了光流技术，并提出利用邻域优化法进行微结构运动的光流计算．组建了基于频闪成像的MEMS平面运动测试系统，通过该系统获得MEMS谐振器周期运动不同相位下的清晰图像序列．利用邻域优化计算该图像序列的光流，选取合适的邻域大小和阈值，得到了MEMS谐振器在特定驱动频率下的运动幅度-相位图及其拟合曲线，从而获得微谐振器在此驱动频率下的运动幅度值为2．12μm．实验结果表明，该方法是准确有效的．     

纳米管探针机械性能在纳米表征中的优势研究

碳纳米管探针是原子力显微镜新一代探针,在纳米表征领域有重要的应用价值.本文系统的研究了碳纳米管原子力显微镜探针和普通硅探针的机械性能对探针表征能力的影响.通过对比两种探针的耐磨损实验及对小鼠IgG蛋白成像研究发现,碳纳米管探针具有良好的弹性弯曲能力,耐磨损,而且能显著减小成像时对柔软的生物样品的损伤.发现纳米管探针具有很好的塑性,利用聚焦离子束的照射可以精确优化纳米管探针的角度,解决了碳纳米管探针角度精确调控的技术瓶颈,充分发挥纳米管探针的高分辨率优势.