扫描探针加工和自组装技术相结合的研究进展——表面图形可控的功能纳米结构的制备

随着扫描指针和分子组装技术的快速发展,人们不仅可以在固体表面构建纳米尺度的结构,而且也可以使表面的纳米结构进一步功能化,并且还能够更进一步制备出精确控制的复合功能材料及理想的原型器件.本文在简单介绍扫描探针加工技术和分子自组装膜制备的基础上,总结了原子力显微镜纳米刻蚀和分子组装相结合的最新进展,并着重介绍了具有广泛应用前景和研究进展的构筑纳米刻蚀法和蘸笔水刻蚀法.     

扫描探针加工和自组装技术相结合的研究进展——表面图形可控的功能纳米结构的制备

随着扫描指针和分子组装技术的快速发展,人们不仅可以在固体表面构建纳米尺度的结构,而且也可以使表面的纳米结构进一步功能化,并且还能够更进一步制备出精确控制的复合功能材料及理想的原型器件.本文在简单介绍扫描探针加工技术和分子自组装膜制备的基础上,总结了原子力显微镜纳米刻蚀和分子组装相结合的最新进展,并着重介绍了具有广泛应用前景和研究进展的构筑纳米刻蚀法和蘸笔水刻蚀法.     

低能离子束刻蚀单晶硅表面形貌与粗糙度的研究

研究了低能Ar＋离子束对单晶硅表面的刻蚀效果.使用自制的冷阴极离子源,通过控制离子束的入射能量和刻蚀时间等因素,对单晶硅（100）表面进行刻蚀,采用原子力显微镜（AFM）和非接触式表面测量仪对刻蚀后硅片的表面形貌以及表面粗糙度（RMS）进行测量.实验结果表明：当离子束正入射、束流密度为20μA/cm2、刻蚀时间为30min、刻蚀距离为7cm时,入射能量从800eV增加到1 200eV的过程中,此时表面光滑起主要作用,表面粗糙度逐渐减小;继续增大入射能量到1 600eV时,表面粗糙度开始增大,当入射能量达到1 400eV时,通过AFM观察,硅片表面出现了自组织纳米点状结构,此时表面粗糙起主要作用;延长刻蚀时间同样可以看到粗糙度先减小后增加,延长刻蚀时间到90min,表面的粗糙度达到1.245nm,AFM观察表明,随着时间的增加,由于样片表面原子扩散影响,点状结构排列趋于均匀.     

FIB技术在硅基上刻蚀光子晶体的研究

光子晶体是一种新型的光波导材料,具有优良的导光性能.亚微米级光子晶体的加工对几何形状要求相当高.聚焦离子束在文中被用作直接写入技术,用于制备亚微米级的圆孔光子晶体.如何在硅基上优化聚焦离子束制备参数是该文的重点.讨论了不同电流不同点刻蚀时间下的刻蚀效果,采用边缘冗余刻蚀方式的刻蚀效果以及不同深度的孔洞的加工.结果表明,选择合适的刻蚀电流和点刻蚀时间对光子晶体加工非常重要.     

纳米金属纤维的湿化学法制备技术

纳米金属纤维在微波吸收材料、纤维增强材料、过滤材料等领域得到了广泛的应用.评述了金属阳离子还原法、水热法、模板辅助法、沉淀法、有机凝胶法和静电纺丝法等湿化学法制备纳米金属纤维的原理、工艺与技术特点,讨论了湿化学技术制备纳米金属纤维的优缺点及研究趋势.     

无机纳米多孔材料的研究进展

对无机纳米多孔材料的当前研究进展进行了评述,详细介绍了无机纳米多孔材料的应用前景、合成机理、合成方法,并特别介绍了非硅基多孔材料的研究进展,并对当前研究存在的问题进行了总结,最后就无机纳米多孔材料的研究方向进行了展望.     

应用于光电阴极的SiO2纳米孔阵列

目前以正电子亲合势K₂CsSb为代表的光电发射阴极材料因其有源层较薄的特征使其光吸收能力较差,现成为限制其提升性能的重要因素之一。以聚苯乙烯(PS)纳米球剥离法制备的金属孔阵为掩膜,在SiO₂衬底上刻蚀制备纳米孔阵列。首先刻蚀单层自组装PS纳米球以改变尺寸,然后在表面沉积镍膜并进行剥离获得孔阵掩膜,最后刻蚀SiO₂衬底并去除掩膜获得孔阵。通过改变PS纳米球的自组装和刻蚀工艺参数实现了对纳米孔阵的孔径、深度、周期等几何参数的灵活调节,并通过优化离子刻蚀的频率、反应气体配比等参数有效降低了纳米孔刻蚀面的粗糙度,最后结合实验测试和理论仿真探索了其光学特性,研究结果表明纳米孔阵列能够提高光电发射器件的光吸收率,具有重要应用价值。     

技术市场

技术市场（９８０３０１）离子束刻蚀机离子束刻蚀机采用精密设计的准直离子束物理溅射，可在导体、半导体材料表面或薄膜中刻蚀超精细和精密图形，用于制造各种近代声、光、电磁和超导器件。离子束刻蚀机具有高分辨率、高精度几何图形转移能力，各向异性刻蚀，适用任何材...     

离子束在玉米、孔雀草和鲁冰花等育种中的应用

针对离子束对玉米、孔雀草和鲁冰花育种的影响,探讨了离子束育种的机理以及离子注入的特点.采用低能和高能离子束辐照玉米、孔雀草和鲁冰花,进行育种试验.玉米离子注入研究结果表明M1代发现矮化株和特健壮株.离子注入的单株孔雀草出现黄色的单瓣和彩色的重瓣.鲁冰花花期提前15天、叶子卷曲等变异.     

常用磁性纳米吸附材料的制备及应用研究进展

磁性纳米吸附材料由于具有较大的比表面积、较小的尺寸以及较强的吸附性,在工业技术、食品安全、生物技术以及环境保护等多个领域中发挥着重要的作用。开展磁性纳米吸附材料的制备及在废水处理中的应用研究,更好的服务于废水处理方向提供理论依据。文章基于磁性纳米吸附材料在废水处理中的常见形态,阐述了磁性纳米吸附材料的定义和分类,研究了3种不同形态即分散性磁性纳米颗粒、磁性纳米液体以及复合结构的磁性纳米粒子制备方法及其在环境特别是在废水处理中的应用,阐明了常见磁性纳米吸附材料的制备方法的优缺点,概述了其在吸附水中重金属、有机物、放射性核素等废水方面的应用,分析了目前应用时遇到的问题,展望了其在废水处理中的发展前景。     

基于碳纳米管的三维纳米结构及其力学性能预测

为了充分发挥碳纳米管优异的性能,在理论上设计出一种碳纳米管三维纳米结构,该三维纳米结构通过小直径碳纳米管和大直径碳纳米管连接而成.利用第一性原理对其进行了稳定性验证,通过分子动力学对不同直径的碳纳米管构建的三维纳米结构的拉伸和压缩力学性能进行了预测,发现该三维纳米结构的弹性模量可以达到185~260 GPa,强度可以达到67~97 GPa;由于支撑管的存在,压缩载荷作用下该三维纳米结构相较于无支撑结构更加稳定.     

ZnS离子束抛光过程中的粗糙度演变

为了得到离子束抛光ZnS的工艺参数,采用微波离子源作为抛光源,分析了离子束能量、离子束流大小、离子束入射角度对ZnS刻蚀速率及表面粗糙度的影响,比较了ZnS刻蚀速率及表面粗糙度的变化趋势.研究结果表明:当离子束能量为400eV、离子束流大小为35mA、入射角度为45°时,ZnS表面粗糙度降低了0.23nm.     

低能离子束生物工程及其应用研究进展

20世纪80年代中期,我国科学家发现了离子注入生物学效应,并以低能离子与生物体之间存在复杂的相互作用为基础,有目的地对生物体内的遗传物质进行加工、修饰、重组,开辟了农作物、微生物的遗传改良及转基因的新途径,由此开创了离子束生物工程学的先河．文章对离子束生物工程的装置、技术原理、离子注入的生物学效应及其应用作了综合评述．     

离子源的溅射特性及其对ZnS薄膜折射率的影响

在离子束辅助镀膜工艺中，离子源工作参数无疑是影响薄膜质量的关键因素。本文对宽速冷阴极离子源溅射特性进行了研究，给出了离子源引出电压与溅射速度的关系。同时研究了离子束对ZnS薄膜折射率的影响。     

硫化锌基底8～12μm红外增透膜的研究

为了提高硫化锌基底的透过率和膜层的机械强度,对硫化锌基底上的红外宽带减反射膜的设计和制备工艺进行了研究.经过实验,选取镀膜材料,优化沉积工艺参数以及采用离子束辅助沉积技术,研制出膜层附着力好.光学性能稳定的红外增透膜.最后,对制备的增透膜进行环境实验,各项指标均满足设计要求.     

室温非晶硅薄膜热电阻温度系数研究

用离子束增强沉积（IBED）方法,在SiO2/Si衬底上沉积了非晶硅薄膜和注氢的非晶硅薄膜。研究薄膜的电阻温度系数（TCR）随制备工艺的变化,分析非晶硅薄膜电阻的稳定性对电阻温度系数的影响。本征非晶硅电阻太大,虽然经过适当地退火后,TCR能够达到6.39%K-1,但是电阻值还是过高,不适合制作器件。经过硼掺杂的非晶硅薄膜,电阻显著下降,相应的TCR可以达到6.80%K-1。制作的氢化非晶硅薄膜的电阻温度系数（TCR）高达8.72%K-1,且制作工艺简单,与常规集成电路工艺兼容性好。用离子束增强沉积的非晶硅薄膜可以用于制备红外探测仪。但实验还存在着重复性不好等问题,需要作深入的实验研究。     

倒三角形纳米粗糙表面液滴润湿性分子动力学模拟

固体表面纳米结构可以有效地调控界面润湿特性,在材料能源等领域具有重要应用前景。改变纳米结构的几何尺寸能够在一定范围内调节润湿特性,但存在一定的局限性,调节固液间能量系数能够进一步改变界面的润湿特性。然而,纳米粗糙表面液滴在更大区间内的固液相互作用系数下的润湿特性研究甚少。本文采用分子动力学模拟的方法,研究了倒三角形纳米粗糙表面液滴在不同区间能量系数下呈现的润湿行为,并采用渗透率进行表征。结果发现：四个不同的区间内固液间能量系数对渗透率的作用规律不同,呈现出先增后减的趋势,液滴也依次呈现出显著的润湿态,对应润湿状态图中疏水的Cassie态到亲水的Wenzel态,而能量系数越过临界值(~7),Wenzel态再反转回显著的Cassie态;同时,液滴分子空间分布呈现明显的规律性,其底层原子在晶格线或晶面均衡分布,形似壁面原子的外延生长。本文的研究获得了能量系数对润湿性影响规律的全貌性认识,对纳米结构表面润湿性的设计和调控具有一定的指导意义。     

一种制备硅通孔电镜测试样品的新方法

从硅通孔工艺质量检测角度出发,针对测试样品制备中存在的问题,提出了一种独特的电镜样品制备方法。该方法与聚焦离子束切割技术制作样品方法相比,降低了试样的拟作成本和制作时间。用于观察薄样横截面的电镜样品制备方法在其他领域也具有一定的参考价值。     

Comparative study on lattice parameters of HAP nanoparticles with those of HAP whiskers

Hydroxyapatite whiskers are used as reinforcement for biomaterials because of their needlelike morphology and strong strength of single crystal. HAP nanoparitcles are used in drug delivery system, protein separation and anticancer drug besides their implant applications. Many new properties arise from nanoeffects while nanoeffects come from specialty of nanostructure. The Ca（NO3）2·4H2O and （NH4）2HPO4 were used as starting reagents for preparation of HAP whiskers and nanoparticles. The whiskers are 100-200 μm long while nanoparticles are 30-80 nm in size. XRD is applied to characterize the lattice parameter difference of whisker and nanoparticle. Compared with those of HAP whiskers, the a-axis and b-axis of HAP nanocrystals are shortened while the c-axis is elongated. That makes nanoparticles capable of their non-needle-like morphology, higher reaction activity and special bioeffects.     

类金刚石薄膜的离子注氮研究

以25～35kV的高能离子束将离子化的双原子分子N+2注入非晶态碳膜,硬度可提高10GPa量级.分析研究表明:离子注氮并没有改变碳膜的非晶态结构,但所有拉曼结构参数发生变化,且碳、氮结合能峰位发生化学位移;显然注入的氮和碳形成化学键,并可能形成新相. 结论:类金刚石薄膜离子注氮可合成氮化的类金刚石,改变化学结构,提高机械性能.