纳米加工技术.ppt

1、1. 纳米加工技术 纳米（Nanometer）,是一个长度单位，简写为nm。 1nm=10-3m=10-9m。纳米技术是20世纪80年代末期诞生并在蓬勃发展的一种高新科学技术。纳米不仅是一个空间尺度上的概念，而且是一种新的思维方式，即生产过程越来越细，以至于在纳米尺度上直接由原子、分子的排布制造的具有特定功能的产品。 2.纳米技术的含义 纳米技术是指纳米级（0.1100nm）的材料、设计、制造、测量、控制和产品的技术。它将加工和测量精度从微米级提高到纳米级。 3.纳米技术的主要内容 纳米技术是一门多学科交叉的高新技术，从基础研究角度来看，纳米技术包括：纳米生物学、纳米电子学、纳米化学、纳米材料

2、和纳米机械学等新学科。,一纳米加工技术,3.2.5 纳米加工技术,4.纳米级加工 纳米级加工是指：加工精度高于10-3m，表面粗糙度Ra小于0.005m，达到纳米级精度。包括纳米级尺寸精度、纳米级几何形状精度和纳米级表面质量。 纳米级加工方法包括：机械加工、化学腐蚀、能量束加工、复合加工、扫描隧道显微加工等。 纳米级机械加工方法包括：单晶金刚石刀具的超精密磨削；金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮的超精密磨削及镜面磨削；衍磨和砂带抛光等固定磨料工具的加工；衍磨、抛光等自由磨料的加工等。,纳米标准,纳米生物 与纳米医学,纳米器 件研究,纳米技 术应用,纳米检测 与表征,纳米材 料研究,纳米安全性 研究,纳

3、米仿生学,纳米科技 领域,纳米技术 与纳米加工,纳米科技的相关研究领域,主要研究内容： （1）开展结构与智能协同效应及规律研究，开发具有特定性能的纳米结构和纳米材料； （2）开展仿生智能材料特异物性机理与相关制备技术研究，开发新型生物医学工程材料； （3）利用纳米加工与组装技术，开展用于生命科学的新探测方法及器件研究； （4）开展纳电子学研究，开发与高分辨成像和生物传感等方面相关的纳米器件与系统。,纳米器件及其相关材料,主要研究内容： （1）开展相关纳米结构与纳米材料的生物医学效应及在外场中的响应研究，探索新的物理、化学和生物学现象； （2）开展亚细胞水平追踪单分子或功能复合体构象变化研究；

4、（3）发展生物医学器件与微电子、光电子技术兼容的界面技术； （4）开发用于疾病早期诊断治疗的纳米药物载体及新剂型、微型智能化医疗器械等。,纳米生物技术与纳米医学,主要研究内容： （1）开展仿生关联存储系统研究，开发新型高密度存储器与基于仿生原理的关联读写技术； （2）开展能够辨别或能够自主学习辨别图形、文字、声音等信息的自组织机； （3）开展基于新型纳米器件的人造神经纤维、人造神经元、人工记忆神经元等研究，组成仿生神经网络； （4）开展仿生计算机研究，开发可能突破硅基集成电路极限的新型纳电子器件及仿生电路逻辑系统。,纳米仿生技术,纳米生物安全,主要研究内容： （1）利用纳米技术，发展对化学成分

5、、细菌或病毒、辐射剂量及爆炸物进行精确快速探测的技术与方法，开发超微量化学试剂与生物试剂探测与防护技术； （2）开展纳米技术自身安全性研究，重点是纳米材料与技术对环境、健康及安全的影响，纳米材料，纳米器件加工与系统集成过程中的安全性及生物学效应等。,纳米科学技术,观察和研究固体表面的微观结构,1,2,3,4,5,6,退出,返回,2 纳米科学技术,观察DNA分子揭示生命的奥秘,世界上第一张DNA图像,小白鼠DNA,1,2,3,4,5,6,退出,返回,2 纳米科学技术,DNA合成瞬间,平行双链DNA,观察DNA分子揭示生命的奥秘,1,2,3,4,5,6,退出,返回,2 纳米科学技术,改造微观世界的

6、手段 操纵原子不是梦,1,2,3,4,5,6,退出,返回,2 纳米科学技术,“IBM ”最小的商标,28个二氧化碳分子排成的纳米小人,1,2,3,4,5,6,退出,返回,纳米科学技术,构造超微结构量子围栏图,48个Fe原子在Cu表面围成围栏,2 纳米科学技术,进行纳米级微加工表面刻蚀,1,2,3,4,5,6,退出,返回,2 纳米科学技术,进行纳米级微加工表面刻蚀,1,2,3,4,5,6,退出,返回,2 纳米科学技术,进行纳米级微加工表面刻蚀,1,2,3,4,5,6,退出,返回,砷化镓GaAs表面的真空STM图像,硅表面77重构图,Na过饱和吸附于GaAs表面的真空STM图像,石墨表面碳原子的规

7、则排列,吸附在铂晶体表面的碘原子,二、研究内容 生物科学技术、信息科学技术、纳米科学 技术是本世纪内科学技术发展的主流。 、纳米材料：创造和制备优异性能的纳 米材料 是纳米科技最为重要的研究领域。可以说，谁掌握了纳米材料，谁就掌握了21世纪纳米科技发展的主动权。 、纳米器件：设计、制备各种纳米器件和装置,纳米孔DNA测控仪,不同尺度的CuTCNQ有机单晶纳米材料与三维纳米结构,CuPc单晶纳米带与纳米晶体管,用于新一代34纳米NAND器件生产的300毫米晶圆，可切割出400个左右的32Gb芯片,三 纳米技术与应用,纳米技术在世界各国 纳米技术与经济 纳米技术与当代中国 本研究小组的工作与展望,

8、2.1 国外纳米技术进展,1990年，IBM公司用原子排出“IBM” 1991年，NEC实验室观察到碳纳米管 合成了其它纳米管材料,2.1 国外纳米技术进展,实心的纳米棒、纳米线、量子线,2.1 国外纳米技术进展,朗讯公司和牛津大学: 纳米镊子 碳纳米管“秤”，称量一个病毒的重量 称量单个原子重量的“纳米秤”,2.1 国外纳米技术进展,DNA开关,2.2 纳米技术在美国,2010年: 80万纳米科技人才,GDP1万亿美元, 200万个就业机会 能源部的8项优先研究中，6项有关纳米材料 本世纪前10年几个关键领域之一 制定了“国家纳米技术倡议”(NNI): 纳米材料 纳米电子学、光电子学和磁学

9、纳米医学和生物学,2.2 纳米技术在美国,军工: 隐形飞机表面涂料、舰船表面纳米涂料 美国总统布什2003.12.3日签署了21世纪纳米技术研究开发法案，批准联邦政府在从2005财政年度开始的4年中共投入约37亿美元，用于促进纳米技术的研究开发,2.3 纳米技术在日本,国会: 21世纪前20年的立国之本 著名大企业: 纳米实用化技术的计划 三菱化工建立了(富勒烯)纳米碳管生产线 自洁净玻璃、光催化净化水或空气,2.4 纳米技术在其它国家,韩国：全国纳米技术研究院、纳米显示技术 印度：像抓软件产业那样抓纳米科技 德国：把发展纳米技术定位在新能源、新环境，全面带动纳米技术在各个领域的发展 法国：国家纳米科技中心、纳米产业基金 世界都在迎接纳米时代的到来,2.5 纳米技术在中国,1993年，中科院操纵原子写字,2.5 中国纳米技术进展,中科院物理所制备出大面积碳纳米管阵列;合成了当时最长的纤维级碳纳米管 中国科技大学:氮化镓粉体 清华大学:氮化镓纳米棒 中国科技大学:从四氯化碳制备出金刚石纳米粉，被誉为“稻草变黄金”,2.5 中国