电子束纳米焊接与纳米切割

对小到1 nm大到100 nm的"纳米尺度",目前并没有成熟的原位物理加工技术.我们演示高强度电子束技术在纳米尺度上应用于原位物理加工的潜力,将高亮度场发射透射电子显微镜的电子束汇聚到直径1 nm左右,可得到强度为1096 A/cm2量级的电子束.这样的电子束可被用来在直径几十纳米的单根金属或硅纳米线上实现结构修饰,切割出小孔、窄桥及缝隙等各类纳米尺度的图案结构.强度稍弱的电子束则可被用来实现在金属纳米线之间,或者金属纳米线与硅纳米线之间的焊接,也可被用于去除纳米线表面的氧化层.这些物理加工机制涉及高能电子穿越固体时各类非弹性散射造成的加热、非晶化、溅射、等离子气化等非线性效应.作为一项无污染且作用范围非常局域化的原位技术,它可直接应用于纳米结和纳米器件的修饰与制备.     

一种用扫描电镜制作表面纳米结构的方法

提出了一种用扫描电镜制作表面量子点、纳米孔和纳米线阵列的方法,该方法是在数字式扫描电镜的阴极自偏压电路中串联一个可控的负电压发生器,其内阻远小于自偏压电阻;用扫描电镜本身的行扫描时钟信号作为控制信号,经倍频和放大,加到电子枪栅极上控制电子束的通断,使电子束由连续扫描变为规则的点、线扫描,不需用模板即可以"直写"方式在涂有电子束光刻胶(PMMA)的样品上实现点、线曝光,形成周期性量子点、纳米孔和纳米线阵列.     

一种用扫描电镜制作表面纳米结构的方法

提出了一种用扫描电镜制作表面量子点、纳米孔和纳米线阵列的方法,该方法是在数字式扫描电镜的阴极自偏压电路中串联一个可控的负电压发生器,其内阻远小于自偏压电阻;用扫描电镜本身的行扫描时钟信号作为控制信号,经倍频和放大,加到电子枪栅极上控制电子束的通断,使电子束由连续扫描变为规则的点、线扫描,不需用模板即可以"直写"方式在涂有电子束光刻胶(PMMA)的样品上实现点、线曝光,形成周期性量子点、纳米孔和纳米线阵列.     

一种用扫描电镜制作表面纳米结构的方法

提出了一种用扫描电镜制作表面量子点、纳米孔和纳米线阵列的方法，该方法是在数字式扫描电镜的阴极自偏压电路中串联一个可控的负电压发生器，其内阻远小于自偏压电阻；用扫描电镜本身的行扫描时钟信号作为控制信号,经倍频和放大，加到电子枪栅极上控制电子束的通断，使电子束由连续扫描变为规则的点、线扫描，不需用模板即可以“直写”方式在涂有电子束光刻胶(PMMA)的样品上实现点、线曝光,形成周期性量子点、纳米孔和纳米线阵列.     

聚焦电子束辐照诱导喷金SiOx纳米线新型结构加工

在纳米加工技术中,利用透射电子显微镜(TEM)中的电子束辐照诱导低维纳米材料制备异质结构的加工方式因具有广阔的应用前景而备受瞩目.利用成熟的聚焦电子束原位辐照技术,通过改变电子束辐照时的强度和位置对喷金非晶SiOx纳米线进行原位辐照,诱导其结构发生变化,从而实现结构加工.实验结果显示,当束斑直径大于纳米线直径的聚焦电子...     

纳米结构制备技术

随着纳米加工技术的发展,纳米结构器件必将成为将来的集成电路的基础.本文介绍了几种用电子束光刻、反应离子刻蚀方法制备硅量子线、量子点和用电子束光刻、电子束蒸发以及剥离技术制备纳米金属栅的工艺方法;用这种工艺方法在P型SIMOX硅片上成功制造的一种单电子晶体管,在其电流电压-特性上观测到明显的库仑阻塞效应和单电子隧穿效应.     

原位电子束诱导沉积制备碳纳米结构

以多壁碳纳米管为基本材料,利用电子束诱导沉积的方法进行了纳米结构加工、修饰研究.电子束诱导沉积实现了二个碳纳米管端部之间的牢固焊接,实现了纳米材料间的几乎无损伤连接.原位测量表明多壁碳纳米管间的连接为欧姆接触.进一步对碳纳米管施加外电场可以使端部碳原子间的π键打开,外部碳原子经电子束诱导沉积在碳纳米管的端部,并定向生长成非晶态碳纳米线.由于碳纳米管和纳米线结合处的.键作为绝缘界面,形成了电子输运的势垒,所得到的碳纳米管-纳米线复合结构具有整流特性.利用电子显微镜进行纳米材料的结构加工、修饰,具有选择位置精确、可实时监测、对纳米材料几乎无损伤、重复性和可靠性高,以及加工尺度可人为控制的特点.     

基于纳米操作的纳米线钎焊结构组装及互连

近年来,纳米线在纳米电子学、纳米光子学、纳米医学和纳米机电系统等领域的应用逐渐广泛,纳米线的连接已经成为未来器件小型化和集成化的关键问题。为了实现良好的纳米线互连,提出了一种基于扫描电子显微镜(SEM)的纳米线-纳米钎料原位互连结构组装、钎焊互连的方法。利用开发的SEM纳米操作平台,实现了直径为100 nm左右的ZnO纳米线与直径为180～300 nm的Ag纳米钎料的同基底互连结构组装。利用SEM聚焦电子束辐照熔融纳米钎料实现了纳米线钎焊互连,利用双探针纳米操作系统对焊接后的纳米线进行电流-电压(I-V)测试,钎焊后的纳米互连结构成功实现电流导通。     

原子力显微镜电场辅助纳米沉积加工北大核心

主要研究了基于原子力显微镜（AFM）的场蒸发沉积加工方法,分析了影响沉积加工的因素。通过选择适当的针尖和样品间的距离、加工电压和探针运动速度等参数,实现了纳米点、纳米线及纳米字符等纳米结构的加工。纳米点加工中,加工参数保持不变,纳米点的高度变化不大,平均高度约为1.5 nm。纳米线加工中,通过改变加工电压和探针运动速度,加工得到了不同高度的纳米线,其高度最小约为1.5 nm,最高可达65 nm。总体上,沉积加工重复性、可控性较好。然而,沉积加工的起始位置容易产生高度过大的点,并且在纳米线与纳米字符的加工中,加工结果呈现规律性的偏移。分析表明,以上问题主要与探针形貌以及大气环境有关。此外,加工电压过高时也容易导致高度不均匀。     

扫描隧道显微镜（STM）在纳米结构制造中的应用

本文简要地阐明了扫描隧道显微镜(STM)的工作原理,详细地介绍了STM 在纳米结构制造中的一些应用,包括 STM 诱导淀积和刻蚀,STM 直接刻写、电子束光刻和移动单个原子等。     

E-beam lithography by using an STEM with integrated laser interferometer stage

A high resolution e-beam lithography instrument has been developed consisting of an STEM (Zeiss EM 910) equipped with a laser interferometer stage, an electrostatic beam blanker, and “ELPHY Plus”. This new system now allows to perform high voltage e-beam lithography on small samples with highest resolution and precise stitching.     

Simultaneous Electrical and Thermoelectric Parameter Retrieval via Two Terminal Current–Voltage Measurements on Individual ZnO Nanowires

The thermoelectric parameters, in particular the thermal conductivity and dimensionless figure of merit ZT, of ZnO nanowires, are estimated via two terminal current–voltage measurements. The measurements are carried out in situ in a transmission electron microscope and negative differential conductance is observed on individually suspended ZnO nanowires. From the low bias region of the current–voltage curve, the electrical parameters, including carrier concentration and mobility, are obtained by fitting the experimental data using a metal–semiconductor–metal model. The thermal conductivity is extracted from the high bias region of the same current–voltage curve using a self‐consistent method, which combines the self‐heating thermal conduction and electrical transport properties of ZnO nanowires. It is shown that the thermal conductivity of ZnO nanowires is suppressed significantly in comparison with that of bulk ZnO, which is attributed to the strong surface scattering of phonons. The thermal conductivity is also found to decrease more steeply than the expected $ {1 \mathord{\left/{\vphantom {1 T}} \right.} T} $ trend, but does obey a $ {1 \mathord{\left/{\vphantom {1 {\left({\alpha T + \beta T^2} \right)}}} \right. } {\left({\alpha T + \beta T^2} \right)}} $ relation; this is shown to result from four‐phonon processes at high temperatures. The dimensionless figure of merit ZT is determined to be about 0.1 at 970 K. Finally, the thermoelectric properties of individual ZnO nanowires are also discussed, indicating that ZnO nanowires are promising high temperature thermoelectric materials.     

单目视觉目标观瞄光点实时定位方法

针对目标跟踪仿真系统中观瞄光点在数字仿真图像中的实时定位问题,提出一种基于单目视觉的光点实时定位方法。首先,采用卡尔曼滤波的方法对光斑在采集图像中的粗略位置进行预测;然后,在以此粗略位置为中心的光斑区域内采用基于Hessian 矩阵的方法对光斑中心坐标精确提取;最后,在建立有摄像机像平面上点到数字仿真图像上对应点的定位模型基础上,由提取的光斑中心坐标经定位模型求解实现光点定位。实验结果表明:该方法对光点定位的误差为0.4 pixel,且每帧图像的光点定位时间为0.32 ms。该方法可实现目标跟踪仿真系统光点的高动态、高精度实时定位。     

On the positioning of multisensor imagery for exploitation andtarget recognition

Modern image exploitation tasks have evolved from the early single-image, pixel-based and model-less methods to the current multi-image, multisensor, multiplatform, and model-based approaches. In this context, image positioning, which is the process of establishing the precise geometric relationship of an acquired image to the three-dimensional (3-D) world, has become an enabling technique for state-of-the-art multisensor data exploitation. Precise image positioning provides several benefits. Image registration, traditionally formulated as an image-to-image alignment problem, can now be carried out in accordance with interior and exterior sensor geometries. Images from sensors in arbitrary locations and orientations can be positioned with respect to a focal vertical and geocentric coordinate systems. This paper presents techniques for positioning images derived from various sensors such as electro-optical (E-O), synthetic aperture radar (SAR), and interferometric synthetic aperture radar (IFSAR). Applications to model-supported image exploitation are also discussed     

基于计算机图像定位的伺服平台研究

研究一种基于现代计算机视觉应用技术的图像定位伺服平台,采用DSP为主控处理芯片,使用LIS3LV02DQ三轴陀螺仪对伺服平台的运行进行高速测量和对计算机进行数据反馈,通过精密地伺服电机控制对伺服平台实现精确地特定目标实景随动跟踪控制,并且可以通过编程实现伺服平台在限定空间内2个自由度上的运动实现对目标图像地自动定位。     

圆弧状边缘的亚像素定位方法研究

精确确定图像边缘的位置对于图像测量非常重要。因此,用于边缘精确定位的亚像素算法已被广泛研究。利用理想光条法,比较了几种有代表性的亚像素算法对于圆弧状边缘的定位能力。通过实验得出,定位对称的圆弧边缘,重心法效果最好。     

基于数学形态学和投影法的车牌定位方法

在车牌定位系统中,针对图像中存在的复杂背景、车辆自身的车灯或标志这些因素的影响,提出了车牌初步定位和精确定位的方法.首先,对车牌图像进行灰度化、灰度拉伸、边缘检测后,运用数学形态学运算和车牌自身的宽高比例初步定位出车牌区域.然后,运用投影法分别进行水平方向和垂直方向的定位,得到准确的车牌区域.该方法能够很好地排除干扰因素,精确定位出车牌.     

煤矿井下高精度定位节点设计

针对现有RFID定位系统定位精度不足的问题,设计了一种基于Chirp 扩频（chirp spread spectrum, CSS）技术的精确定位节点。该节点核心部件由NA5TR1芯片、控制器-STM32L单片机系统,以及具有低压差、低功耗性能的LDO电源芯片所构成,在煤矿井下恶劣环境中使用此节点进行定位,其覆盖距离能够达到150 m以上,定位精度能够达到3m以内。     

In Situ Damage Detection for Fiber‐Reinforced Composites Using Integrated Zinc Oxide Nanowires

A multifunction material that increases strength is capable of harvesting energy from ambient vibration and acts as a structural health monitoring system is presented. Current in situ damage detection of fiber‐reinforced composites typically uses methods which require external sensors, precise initial measurements for each component under evaluation, or input current to the structure. To overcome these limitations, this work utilizes a multifunctional interphase of piezoelectric zinc oxide nanowires integrated into fiber‐reinforced composites to provide an in situ ability to sense damage. The nanowires are grown onto insulating reinforcing fibers which are sandwiched between carbon fiber electrodes, thus fully integrating the sensing element into the fiber‐reinforced composite. The fully distributed nanowire interphase proves capable of detecting multiple damage modes using passive voltage measurements as demonstrated during multiple loading configurations. This work also analyzes voltage emissions corresponding to damage to provide signal characteristics corresponding to the damage state of the specimen to indicate damage progression and the approach of catastrophic failure. The result of this work is thus a multifunctional structural material with damage detection capabilities. The principles investigated in this work can also be extended to alternative structural composites containing integrated piezoelectric materials in the form of nanoparticles, nanowires, or films.     

大行程亚微米级精密定位系统的研究

针对荫罩式等离子体显示器屏板定位的特点,研究了基于计算机视觉的图像定位和基于衍射光栅的叠栅定位两种方法,利用这两种定位方法,建立了精密定位的复合控制系统,其中图像定位作为粗定位,光栅定位作为精定位。通过粗定位与精定位相结合的两段式复合定位,可保证在较大的工作行程范围内,实现显示器屏板的高速高精度定位,有效解决了定位精度、定位速度与信号捕捉范围三者之间的矛盾。系统采用的快速图像边缘检测技术、特征图形标识识别技术、精密光栅检测技术和精密驱动控制技术,确保了较高的定位精度及工作可靠性。实验结果表明,采用复合式精密定位可在50 mm的工作行程内获得±0.15 μm的屏板定位精度。