AFM动态电场诱导氧化加工的电流分析

对Si表面动态电场作用下利用原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)诱导氧化加工进行了实验研究,通过监测加工过程中的电流变化进行了加工机理和工艺的分析.施加的动态电场为方波,频率范围为1 Hz～10MHz,获得的氧化物高度为1 nm～2 nm.实验结果表明氧化加工过程中,探针、氧化物和Si之间构成了导体-绝缘体-半导体隧道结,其电容效应会影响氧化物的继续生成.采用调制电压进行诱导氧化加工可以提高氧化物的生长速度和优化氧化物的纵横比.实验得出采用频率约为10～100 Hz的调制电压,可获得最优的纵横比.     

飞秒激光烧蚀制备纳米结构IT0薄膜

利用飞秒激光烧蚀ITO与ZnO双层薄膜的方法,制备具有大面积表面纳米结构的ITO薄膜.在激光频率lkHz、脉冲宽度130fs、波长775nm、能量20μJ时,在ITO薄膜表面,获得了大面积的周期为176nm左右的周期性平行条纹结构.通过改变激光能量,研究了大面积纳米结构与激光能量之间的关系,发现这种大面积纳米结构是在激...     

CO2激光辅助加工PMMA微流控芯片中的重铸物现象

根据实验现象分析了CO2激光制作PMMA微流控芯片储液池过程中,材料的流动与变形过程,以及凸起重铸物形成对芯片制作的影响.考察了激光功率、扫描速度以及材料取向对流变行为的作用及其机理.实验中采用不同的激光光束功率以及扫描速度,分析热量吸收的大小对材料流动与变形的影响,比较了挤出PMMA在顺着挤出方向与垂直于挤出方向切割时实验结果的不同.CO2激光加工PMMA过程中,材料在激光的热作用下发生软化、熔化及汽化.软化材料在汽化材料产生的气体压力作用下发生流动与变形,形成了沟道表面的凸起重铸物.实验结果表明热量及材料内部存在的取向对其流动与变形及凸起重铸的形成起着重要的作用.     

飞秒激光双光子微细并行加工方法

飞秒激光三维微细加工技术具有真三维的制作能力和亚微米的加工分辨率等特点,因此获得越来越多的关注,但其串行工艺加工效率低是其技术难点．为了提高加工效率,搭建了一套飞秒激光并行加工平台,利用微透镜阵列实现飞秒激光分束聚焦,初步实现了双光子微细并行加工,在光敏树脂和玻璃上分别并行加工出多个二维结构,加工单点分辨率达到1．25μm．针对实验结果,对实验的加工一致性和分辨率进行分析,提出了进一步提高加工效率和加工一致性的方法．     

双光子三维微细加工的进展

介绍了双光子微细加工的原理及特点，总结了国内外在三维微结构、三维功能器件以及新型材料双光子微细加工的一些进展．同时介绍了作者在双光子三维微细加工研究中取得的一些研究结果．     

激光辐照对CdSe/PMMA纳米复合材料光致发光的影响

本文用共混法制备CdSe/PMMA纳米复合材料,用荧光光谱(PL)研究了该复合材料的发光性质.通过延长激光照射时间并进行原位PL跟踪测试,我们发现了该复合材料中有机物基体发光不断减弱而CdSe纳米粒子发光不断增强且稍许红移的现象.我们对于这一现象的起因做出了初步的解释.     

AFM研究表面活性剂对Fe2O3纳米薄膜形貌的影响

用ＦｅＣｌ３为起始原料水解法制备了Ｆｅ２Ｏ３纳米薄膜。实验中加入了不同的表面活性剂改善胶体与基片的附着力。使用原子力显微镜（ＡＦＭ）对簿膜的形貌进行了表征,讨率了表面活性剂影响簿膜中氧化铁纳米颗粒形貌的因素。     

飞秒激光三维微细加工技术

双光子吸收几率与光强度的平方成正比,因此,双光子吸收引发光致聚合局限在紧密聚焦的焦点区域,通过控制焦点的扫描运动可实现高精度三维加工。基于该原理,提出了一种利用飞秒激光进行微细加工的技术。根据此技术,建立了飞秒激光三维微细加工系统,该系统包括光源系统、显微镜系统、实时监测系统和精密移动系统等。研究发现,该系统加工的直线线宽最小可达500nm;加工线宽与加工速度成反比;激光功率为2mW时,最大和最小临界加工速度分别为80μm/s和1μm/s;制备出线宽1μm,宽度5μm的“CHINA”复杂结构,以及杆间距、层间距均为5μm的三维木堆型光子晶体结构。实验证实,该技术是一种非常灵活的微细加工技术。     

AFM针尖在嵌段共聚物薄膜表面锻造纳米图案

介绍了在原子力显微镜(AFM)轻敲模式下使用普通硅针尖在球形结构的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)薄膜表面锻造凹痕和凸痕纳米图案的工艺方法;从嵌段共聚物薄膜的微观结构出发,研究了SEBS薄膜表面的不同相分离形态对锻造压痕的影响,结果证实,只有六角状球形结构的薄膜才能用于制备压痕,其原因是由于该结构样品具有较低的硬度和模量;通过与均聚物PS薄膜比较得出,球形相分离形态的SEBS薄膜具有容易发生变形、压痕精度高、无边界堆积等优点。     

单晶硅片纳米磨粒磨损的AFM模拟

当前的CMP磨损模型中,大多数主要是基于理论分析以及CMP中宏观影响因素所建立,并且都欠缺微观试验的证明.本文提出使用原子力显微镜（AFM）作为CMP中单个纳米磨粒模拟的方法,来验证模拟实验中载荷与扫描速率对微观磨损的影响,并依据此模拟试验的结果探讨了CMP磨损机理.     

Intercomparison of Measurements of the Thermophysical Properties of Polymethyl Methacrylate

Results of an intercomparison of measurements of thermal conductivity, thermal diffusivity, specific heat capacity, and density of polymethyl methacrylate (PMMA) in the temperature range between –70°C and +80°C are presented. The purpose of this comparison is to investigate the variability of the results among guarded hot-plate (GHP) and guarded heat-flow meter (GHF) techniques on the one hand and among GHP/GHF and other measuring instruments on the other. The primary objectives are to characterize the material properties mentioned and to quantify the effects of thermal contact resistances and temperature measurements. With regard to future use of PMMA as a reference material, reference data for the thermal conductivity are derived.     

热软化效应对聚甲基丙烯酸甲酯刮擦变形定量模拟的影响

采用2种本构行为对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)刮擦变形进行有限元模拟.结果表明,对PMMA而言,在模拟过程中若忽略屈服点后的热软化现象,则会导致刮擦模拟结果与实验结果产生较大偏差.但同时也发现,若在模拟时采用高速压缩测试获得的结果对P MMA刮擦过程中屈服点后的热软化进行描述,会导致刮擦模拟结果与实验结果产生更大的偏差...     

Thermal Conductivity of Polymethyl Methacrylate (PMMA) and Borosilicate Crown Glass BK7

The thermal conductivity of polymethyl methacrylate (PMMA) and borosilicate crown glass BK7 has been studied. The transient hot-wire technique has been employed, and measurements cover a temperature range from room temperature up to 350 K for PMMA and up to 500 K for BK7. The technique is applied here in a novel way that minimizes all remaining thermal-contact resistances. This allows the apparatus to operate in an absolute way and with very low uncertainty. The method makes use of a soft silicone paste material between the hot wires and the solid under test. Measurements of the transient temperature rise of the wires in response to an electrical heating step over a period of 20 μs up to 5 s allow an absolute determination of the thermal conductivity of the solid, as well as of the silicone paste. The method is based on a full theoretical model with equations solved by a two-dimensional finite-element method applied to the exact geometry. At the 95% confidence level, the standard deviations of the thermal conductivity measurements are 0.09% for PMMA and 0.16% for BK7, whereas the standard uncertainty of the technique is less than 1.5%.     

有机玻璃边缘连接结构疲劳寿命可靠性分析

针对有机玻璃边缘连接结构弯曲疲劳实验结果,提出了结构低周疲劳寿命模型,对有机玻璃边缘连接结构可靠性进行分析.考虑材料属性、疲劳幅值载荷的随机性,分别采用Monte-Carlo法和四阶矩法,借助有限元分析软件Marc对结构进行了可靠性分析,得到低周疲劳载荷作用下结构疲劳寿命的可靠度,比较两种计算结果,发现四阶矩法计算结果与Monte-Carlo法计算偏差很小,适用于有机玻璃边缘连接结构疲劳可靠性分析;同时分析了基本变量均值与标准差影响结构可靠性的灵敏度,得到载荷为影响结构疲劳寿命可靠性的主要因素.     

硅表面十六烯薄膜的制备与表征

利用机械与化学结合的方法实现了硅基底上的可控自组装（“割草种花”思想）,为纳米尺度结构的构筑提供了一定的实验基础．基于金刚石刀具切削的自组装加工技术,在氢终止的硅表面上制备了十六烯自纽装单分子膜,并利用原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）对自组装膜进行了检测和表征,证明这种方法能够方便快捷地实现硅基底上的可控自组装;并用AFM检测了十六烯薄膜的黏着力,分析了可能导致其变化的原因,根据黏着力的变化也说明切削区域生成了自组装膜。     

基于AFM的纳米级表面加工中切屑形成的影响因素

以原子力显微镜（AFM）为加工工具进行了纳米级加工实验,对不同加工条件下的材料去除过程和切屑形态进行了研究．切屑形态通过扫描电子显微镜（SEM）进行观察,分析了不同垂直载荷、循环次数和针尖加工方向下铝铜被加工表面的切屑形成过程．实验结果表明：低栽下切屑呈细小断屑,散布在加工区域周围;随着垂直载荷的增加,切屑逐渐变成连续的带状切屑．不同循环次数、针尖加工面时切屑形成都有很大影响．在此基础上,对比分析了相同实验条件下,不同力学性能材料的切屑形成过程．最后,通过检测被加工表面得出被加工表面质量与切屑的数量和形态之间的关系,提出了改善被加工表面质量的方法,以帮助人们更好地理解基于AFM的纳米级加工技术．     

Identifying the Genotypes of Hepatitis B Virus (HBV) with DNA Origami Label

The hepatitis B virus (HBV) genotyping may profoundly affect the accurate diagnosis and antiviral treatment of viral hepatitis. Existing genotyping methods such as serological, immunological, or molecular testing are still suffered from substandard specificity and low sensitivity in laboratory or clinical application. In a previous study, a set of high‐efficiency hybridizable DNA origami‐based shape ID probes to target the templates through which genetic variation could be determined in an ultrahigh resolution of atomic force microscopy (AFM) nanomechanical imaging are established. Here, as a further confirmatory research to explore the sensitivity and applicability of this assay, differentially predesigned DNA origami shape ID probes are also developed for precisely HBV genotyping. Through the specific identification of visualized DNA origami nanostructure with clinical HBV DNA samples, the genetic variation information of genotypes can be directly identified under AFM. As a proof‐of‐concept, five genotype B and six genotype C are detected in 11 HBV‐infected patients' blood DNA samples of Han Chinese population in the single‐blinded test. The AFM image‐based DNA origami shape ID genotyping approach shows high specificity and sensitivity, which could be promising for virus infection diagnosis and precision medicine in the future.     

基于表面形貌空间频率特征的AFM操作模式

恒力模式和恒高模式是原子力显微镜的两种主要操作模式．前一种模式通常用于成像在垂直方向变化大的表面,但仅对低空间频率表面有效．后一种模式仅对光滑表面在高分辨率高扫描速度下的成像有用．为克服这些缺点,提出了组合恒高和恒力的新操作模式．使用这个模式,表面形貌的低空间频率成分利用垂直压电扫描器及其控制信号跟踪并测量,高空间频率成分利用悬臂信号测量．然后,表面形貌图像利用组合低频和高频成分得到．仿真结果证明了这种新的操作模式具有高速和高分辨率的优点．