纳米加工技术
微纳米加工技术的研究现状和发展趋势
微纳米加工技术的研究现状和发展趋势微纳米加工技术是当今科技领域的一个热门研究方向，具有广泛的应用前景。
在微观或纳米尺度下加工材料和制造器件，可以实现高度精准度、高灵敏度、高效率和低成本等优点，涉及到材料科学、物理学、电子学、生命科学、环境科学等多个领域。
本文将介绍微纳米加工技术的研究现状和发展趋势，为读者提供一个全面了解该领域的视野。
一、微纳米加工技术的发展历程微纳米加工技术的起源可以追溯到20世纪50年代。
当时，瑞士IBM实验室的物理学家Hans Lüth和Wolfgang Haensch通过使用光刻技术制造微米尺度光栅，在光学领域掀起了一场革命。
此后，微纳米加工技术迅速发展，涌现了许多新的加工方法和应用领域，如电子束曝露、离子束曝露、扫描探针显微镜、纳米压印等。
二、微纳米加工技术的主要加工方法微纳米加工技术的主要加工方法包括光刻、电子束曝露、离子束曝露、扫描探针显微镜、纳米压印等。
其中，光刻技术是目前最为广泛应用的一种方法，它通过将光学芯片和掩膜联系在一起，在显微镜下定位曝光，形成微米级图形。
电子束曝露技术与光刻技术类似，但它使用的是电子束而不是光线照射掩膜。
在离子束曝露技术中，离子束照射目标表面，将表面的原子打击或溶解，形成所需的图形。
扫描探针显微镜使用一根极细的探针进行扫描，根据探针运动轨迹上的图形变化最终形成所需的图案。
纳米压印技术采用压印机在基板表面上施加高压和高温，将模板上的图形印刻到基板上。
三、微纳米加工技术的应用领域微纳米加工技术在各个领域都有广泛的应用。
在电子学领域，微纳米加工技术可以制造出高性能的集成电路、光学器件和传感器等。
在生物医学领域，微纳米加工技术可以制造出生物芯片、药物递送系统和生物传感器等。
在能源领域，微纳米加工技术可以制造出太阳能电池、燃料电池和储能器件等。
在环境领域，微纳米加工技术可以制造出气体传感器和水质监测传感器等。
此外，微纳米加工技术还可以应用于国防、交通运输、通信、农业等多个领域。
工业自动化中的智能纳米加工技术
工业自动化中的智能纳米加工技术工业自动化是一种将机器和机器人应用于生产工序中的技术，它大大提高了工作效率和生产质量。
智能纳米加工技术是一种高精度的加工技术，其在工业自动化中具有重要意义。
一、智能纳米加工技术的定义智能纳米加工技术是通过计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）来完成微米甚至纳米级别加工的技术。
这种技术可以产生高级别的精度和表面质量要求，例如制造显微镜、高精密探测器和其它微小的高品质器件。
二、智能纳米加工技术的应用智能纳米加工技术已经成功应用于生产中许多高端产品，包括晶体管、特种机械和纳米元器件等等。
此外，它也在生物医学和电子制造领域发挥越来越重要的作用。
比如，在生物医学领域，智能纳米加工技术可以实现对细胞的可控精密操作。
纳米级别的加工过程可以创造出一种非常完美的生物环境，在这样的环境中可以组成人造细胞，包括“生物芯片”的生产和应用等。
而在电子制造领域，智能纳米加工技术可以加工出更小，更高性能的元器件和微型传感器，在飞行器、计算机、机器人和各种电子设备等方面都有广泛的应用。
三、智能纳米加工技术优势1.高精度和高质量智能纳米加工技术是一种高精度和高质量的加工技术。
这种技术可以实现对细微尺寸和表面粗糙度的有效控制，可以生产出高级别的产品品质，从而满足客户的高端需求。
2.高效性智能纳米加工技术结合了计算机辅助设计及计算机控制，加上自动化的改善，可以提高生产的效率，减少了所需的人工操作。
3.可复制性智能纳米加工技术颇具可复制性，即无论再生产多少个商品，其产品的尺寸及其他特性都是一样的，而且由于进一步保证了每个商品的品质，其更适合用于生产精密仪器等高端产品。
四、智能纳米加工技术的操作方式虽然智能纳米加工技术的应用看似十分复杂，但它的操作却非常简单。
采用计算机辅助设计及计算机控制，智能纳米加工技术由专业人员轻松掌控。
在自动化的生产过程中，由某种渐进式的控制方式发出指令，智能纳米加工技术加工工具的位置就会高效且自动地修改，而加工平台将根据给定的模型进行移动，直到达到预定的位置。
纳米加工技术
2.可以观察单个原子层的局部表面结构
3.可以实时、实空间地观察表面的三维图像 4.能在不同条件下工作，探测过程对工件无损伤。 5.不仅可用于成像，还可以对表面的原子进行操纵， 从而进行纳米级加工。
扫描隧道显微镜工作原理示意图
发展纳米加工技术的途径
发展前景的展望
航空航天
纳 米 卫 星
1.增加有效载荷，成指数倍地降低耗能。 2.低能耗、抗辐照的高性能计算机及其它 测控电子设备 3.抗热障、耐磨损的纳米涂层材料 4.微型航天器、“纳米卫星”等
基于扫描显微原理的纳米加工
扫 描 隧 道 显 微 镜
扫描隧道显微镜（STM）工作原理： 把极小的针尖和被研究的物质表面作为两个电 极，当样品表面与针尖的距离非常小(<1nm)时，在 外电场作用下电子即会穿过两极间的绝缘层流向另 一极，产生隧道电流，并通过反馈电路传递到计算 机上表现出来。
扫描显微技术的特点： 1.具有原子级的高分辨率
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R.Feynman
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纳米技术的意义
纳米技术将引发一场新的工 业革命
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2010年现在的微电子器件芯
片的线宽将达到0.1～0.07nm， 小于此尺寸，器件应按新原
理设计。其性能将大大提高，
这将是对信息产业和其它相 关产业的一场深刻的革命。
纳米技术是21世纪经济增长的一个主要的发动机，它将使 微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌。
纳米加工技术概述
• 概念的提出与发展 1959.12.29 诺贝尔物理奖得主 R.Feynman在其 演讲“There’s plenty of room at the bottom ” 中提出人类如能在原子/分子的尺度上加工材料， 将有新的发现。那时，化学I最早使用nanotechnology一词 描述精细机械加工。 70年代后期 MIT 的德雷克斯勒教授提倡纳米技 术研究但多数主流科学家持怀疑态度。 80年代初 STM 和AFM等微观表征和操纵技术的发 明和使用推动了纳米技术的快速发展。 1990.7 第一届国际纳米科学技术会议与第五届国 际STM显微学会议同时在美国Baltimore举行。 Nanotechnology和Nanobiology 国际专业刊物相继 问世。
纳米加工技术的用途是什么
纳米加工技术的用途是什么纳米加工技术是一种利用纳米尺度的精密加工方法，在材料科学、化学、物理、生物、医学等领域具有广泛应用。
下面将从材料科学、电子信息领域、生物医学领域、环境保护与能源领域、纳米加工技术的挑战与前景等方面介绍纳米加工技术的应用。
一、材料科学领域纳米加工技术可以用于构建高性能功能材料，例如纳米线材料、纳米片材料、纳米多孔材料等。
这些材料具有特殊的物理、化学性质，可以应用于电子器件、光学器件、催化剂、传感器等领域。
纳米加工技术可以精确地控制材料的尺寸、形状、结构和成分，从而优化材料的性能和功能。
二、电子信息领域纳米加工技术可以制备微纳电子器件，例如纳米晶体管、纳米电阻器、纳米电容器等。
由于尺寸缩小到纳米级别，这些器件具有更高的速度、更低的功耗和更高的集成度。
纳米加工技术还可以制备纳米电子材料，如纳米颗粒、纳米导线、纳米薄膜等，这些材料可以应用于电子器件的底层结构、导电材料和光电材料。
三、生物医学领域纳米加工技术可以制备用于生物医学应用的纳米材料和纳米器件。
纳米金粒子、纳米磁性材料、纳米荧光探针等可以应用于分子诊断、药物传递、癌症治疗等。
纳米加工技术还可以制备纳米生物材料，如纳米薄膜、纳米纤维、纳米孔膜等，用于组织工程、细胞培养和人工器官。
四、环境保护与能源领域纳米加工技术可以制备用于环境保护和能源领域的纳米材料和纳米器件。
例如，纳米颗粒可以作为高效催化剂用于废气处理、有害物质吸附和水污染治理。
纳米材料还可以用于制备高效能源材料，例如纳米光催化材料、纳米电池材料和纳米光伏材料。
纳米加工技术的挑战：纳米加工技术还面临一些挑战。
首先，纳米加工技术需要具备高精密度、高分辨率和高通量，同时还需要具备高稳定性和低成本。
其次，纳米加工技术需要具备高度的可控性和可重复性，以满足不同领域的应用需求。
此外，纳米加工技术还需要解决材料成本、生产规模和环境影响等方面的问题。
纳米加工技术的前景：纳米加工技术具有广阔的应用前景。
纳米加工技术
发展纳米加工技术的途径
发展前景的展望
航空航天
纳
米 卫 星
1.增加有效载荷，成指数倍地降低耗能。 2.低能耗、抗辐照的高性能计算机及其它
测控电子设备
3.抗热障、耐磨损的纳米涂层材料
4.微型航天器、“纳米卫星”等
高效助燃剂：
纳米粉末具有极强的储能特性，将其作为添加
航 剂加入燃料中可大大提高燃烧率。将一些纳米粉末
纳米加工技术
纳米技术定义
目前人类研究的物质世界的 最大尺度：1025 米（～10亿光年） 最小尺度：10－19 米
纳米(nm)：10－9 米 纳米技术：研究结构尺寸在0.1～100 nm
范围的物质的特性和相互作用，以及利 用这些特性的多学科交叉的科学与技术。 当物质小到10－9～10－7 米时，由于量子 效应和巨大的表面和界面效应，性能发 生质变，呈现出许多既不同于宏观物体、 也不同于单个孤立原子的新颖的物理、 化学和生物学等特性。
利用LIGA技术制作的铜电极阵列和加工出的70µm厚WC-Co齿轮
纳米加工的方法及设备
基于扫描显微原理的纳米加工
扫 扫描隧道显微镜（STM）工作原理：
描 隧
把极小的针尖和被研究的物质表面作为两个电极，
道 当样品表面与针尖的距离非常小(<1nm)时，在外电
显 场作用下电子即会穿过两极间的绝缘层流向另一极，
纳米技术的意义
纳米技术将引发一场新的工业 革命
• 2010年现在的微电子器件芯 片的线宽将达到0.1～ 0.07nm，小于此尺寸，器件 应按新原理设计。其性能将大 大提高，这将是对信息产业和 其它相关产业的一场深刻的革 命。
纳米技术是21世纪经济增长的一个主要的发动机，它将使 微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌。
微纳米级精密加工技术最新进展
微纳米级精密加工技术最新进展微纳米级精密加工技术是当代科技发展的关键技术之一，它在信息技术、生物医疗、航空航天、光学制造等领域发挥着至关重要的作用。
随着科学技术的飞速进步，微纳米级精密加工技术不断取得突破，推动着相关产业的创新与升级。
以下是该领域最新进展的六个核心要点：一、超精密光刻技术的新突破超精密光刻技术作为微纳加工的核心技术，在半导体芯片制造中占据主导地位。
近年来，极紫外光刻(EUV)技术取得了重大进展，其波长缩短至13.5纳米，极大提高了图案分辨率，使得芯片上的元件尺寸进一步缩小，推动了摩尔定律的延续。
同时，多重曝光技术和计算光刻技术的结合应用，进一步提高了光刻精度，为实现更小特征尺寸的集成电路铺平了道路。
二、聚焦离子束加工技术的精细化聚焦离子束(FIB)技术以其高精度、灵活性强的特点，在微纳米结构的直接写入、修改及分析方面展现出了巨大潜力。
最近，通过优化离子源和束流控制系统，FIB技术实现了亚纳米级别的加工精度，为纳米器件的制备、纳米电路的修复及三维纳米结构的构建提供了强有力的技术支持。
此外，双束系统（FIB-SEM）的集成，即在同一平台上集成了聚焦离子束与扫描电子显微镜，大大提高了加工的准确性和效率。
三、激光微纳加工技术的创新应用激光加工技术在微纳米尺度上展现出了新的应用潜力，尤其是超短脉冲激光技术的出现，如飞秒激光，能够在材料表面进行无热影响区的精确加工，适用于复杂三维结构的制造。
通过调控激光参数，如脉冲宽度、能量密度和重复频率，可实现从材料表面改性到内部结构雕刻的广泛加工能力，被广泛应用于生物医疗植入物、微光学元件及微流控芯片的制造中。
四、化学气相沉积与电化学加工的精细化化学气相沉积(CVD)作为一种薄膜沉积技术，近年来在微纳米材料合成方面取得了显著进展，特别是在石墨烯、二维材料及其异质结构的可控生长方面。
通过精确调控反应条件，如温度、压力和气体配比，实现了单层或多层纳米薄膜的高质量沉积，为纳米电子学、能源存储及传感技术的发展提供了关键材料。
芯片制造技术中的纳米加工研究
芯片制造技术中的纳米加工研究随着电子行业的不断发展，芯片制造技术中的纳米加工研究越来越受到重视。
纳米加工技术是一项涉及到微观世界的技术，能够创造出更加精密的芯片，提高芯片的工作效率和成品率，并且也能推动先进制造技术的发展。
在本文中，我们将对纳米加工技术的研究进展以及其在芯片制造技术中的应用进行详细的介绍。
纳米加工技术的发展历程纳米加工技术是以高度可控制的方式制作纳米级结构的技术。
纳米加工技术研究的方向从最初的表面纳米处理，逐渐发展到纳米加工、纳米加工模具制造、纳米元器件制备、纳米结构和器件的表征、纳米光学加工等，成为一个涵盖了众多学科领域的基础技术。
最初，纳米加工技术只是一种在半导体制造过程中用来加工平面面积的技术，后来随着人们对研究深入和越来越小的尺度要求，纳米加工技术也进一步发展到更加细小的领域，例如制造纳米线、纳米管等细小的结构。
进一步的研究发现，使用电子束曝光可以在纳米尺度级别上制作出高度精密的结构，这一技术逐渐成为纳米加工技术的重要领域。
目前，电子束曝光技术已经成为制造微型器件和纳米元器件的关键技术之一。
纳米加工技术在芯片制造中的应用纳米加工技术在芯片制造技术中的应用主要体现在提高芯片的精度和提高芯片的性能。
下面将详细介绍纳米加工技术的一些应用。
1. 制造超细线路芯片中的微观结构非常复杂，而纳米加工技术能够制造出比传统方法更精密的线路结构。
利用纳米加工技术可以实现该芯片中线路之间间距更为精密和更为微观化的制造要求。
这样，芯片的线路可以更加准确地传递信号，从而提高设备的性能。
2. 制造高效元件通过纳米加工技术可以制造出一些高效的芯片元件。
纳米加工技术可以制造出更加精密和更加小尺寸的元件，这使得芯片中的电子元器件可以更加高速、高精度地工作，可以提高芯片的工作效率。
3. 制造微型机构微型机构通常用于制造一些精密的机械部件，如机械臂、机械芯片等。
这些细微的部件所需的精度非常高，纳米加工技术可以制造出精度更高的微型机构，从而实现更加高效的设备性能。
材料科学中的纳米加工技术
材料科学中的纳米加工技术纳米加工技术是一种利用纳米尺度控制和调控物质结构和性能的加工技术。
它在材料科学领域发挥着重要作用，可以制备出具有特殊结构和性能的纳米材料，并且在电子、光电器件、能源储存等领域具有广泛的应用前景。
纳米加工技术的核心是控制和调控物质的尺寸、形貌和结构。
通常情况下，纳米加工技术可以分为两类：一类是自下而上的纳米加工技术，主要是通过控制和调控分子之间的相互作用力，将分子逐个组装成纳米结构；另一类是自上而下的纳米加工技术，主要是通过刻蚀和减薄等方法将宏观材料逐渐加工成纳米尺度的结构。
这两类纳米加工技术常常相互结合，以达到更精确和高效的加工效果。
纳米加工技术在材料科学中具有广泛的应用。
首先，纳米加工技术可以制备出具有特殊结构和性能的纳米材料。
通过控制纳米材料的尺寸和形貌，可以调控其电、磁、光等性质，从而得到新型功能材料。
例如，通过纳米加工技术可以制备出具有高介电常数和低损耗的纳米陶瓷材料，用于高频电子器件的制备。
其次，纳米加工技术可以改变材料的表面性质和界面特性，从而提高材料的力学性能、光学性能等。
例如，通过纳米加工技术可以在表面引入纳米结构，增加材料的接触面积，提高材料的摩擦性能和润滑性能。
再者，纳米加工技术还可以制备纳米器件和纳米传感器，用于检测和探测微量物质。
例如，通过纳米加工技术可以制备出高灵敏度的纳米气体传感器，用于检测环境中的有害气体。
然而，纳米加工技术也存在一些挑战和难题。
首先，纳米加工技术要求精确的控制和调控，对加工设备和工艺要求较高。
其次，纳米加工技术在加工和处理过程中容易出现污染和损伤问题，对纳米材料的制备和加工过程进行治理和控制是一个难题。
再者，纳米加工技术的规模化生产和应用面临着一定的困难和挑战，如何实现纳米加工技术的工业化应用是一个重要问题。
纳米加工技术在材料科学中具有重要的应用前景。
随着科技的发展和人们对高性能材料的需求不断增加，纳米加工技术将会得到进一步的发展和应用。
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纳米加工技术及其应用江苏科技大学机械学院学号：1姓名：原旭全纳米尺度的研究作为一门技术,是80年代刚刚兴起的.它所研究的对象是一般研究机构很难涉猎的即非宏观又非微观的中间领域,有人称之为介观领域.所谓纳米技术通常指纳米级~l00nm)的材料、设计、制造、测量、控制和产品的技术.纳米技术主要包括纳米级精度和表面形貌的测量;纳米级表层物理、化学、机械性能的检测;纳米级精度的加工和纳米级表层的加工一一原子和分子的去除、搬迁和重组;纳米材料;纳米级微传感器和控制技术;微型和超微型机械;微型和超微型机电系统;纳米生物学等;纳米加工技术是纳米技术的一个组成部分.纳米加工的含义是达到纳米级精度(包括纳米级尺寸精度,纳米级形位精度和纳米级表面质量)的加工技术.其原理使用极尖的探针对被测表面扫描(探针和被侧表面不接触),借助纳米级的三维位移控制系统测量该表面的三维微观立体形貌.材料制造技术.著名的诺贝尔奖获得者Feyneman在20世纪60年代曾预言:如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话,我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性,就会看到材料的性能产生丰富的变化.他说的材料即现在的纳米材料.纳米材料是由纳米级的超微粒子经压实和烧结而成的.它的微粒尺寸大于原子簇,小于通常的微粒,一般为l一100nm.它包括体积份数近似相等的两部分:一是直径为几个或几十个纳米的粒子;二是粒子间的界面.纳米材料的两个重要特征是纳米晶粒和由此产生的高浓度晶界.这导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变.如:纳米陶瓷由脆性变为100%的延展性,甚至出现超塑性.纳米金属居然有导体变成绝缘体.金属纳米粒子掺杂到化纤制品或纸张中,可大大降低静电作用.纳米Tiq按一定比例加入到化妆品中,可有效遮蔽紫外线.当前纳米材料制造方法主要有:气相法、液相法、放电爆炸法、机械法等.l)气相法:¹热分解法:金属拨基化合物在惰性介质(N2或洁净油)中热分解,或在H冲激光分解.此方法粒度易控制,适于大规模生产.现在用于Ni、Fe、W、M。
等金属,最细颗粒可达3一10nm.º真空蒸发法:金属在真空中加热蒸发后沉积于一转动圆的流动油面上;可用真空蒸馏使颗粒浓缩.此法平均颗粒度小于10nm.2)液相法:¹沉积法:采用各种可溶性的化合物经混合,反应生成不溶解的氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐或有机盐等沉淀.把过滤后的沉淀物热分解获得高强超纯细粉.采用此工艺制备出均质的玻璃和陶瓷.由于该法可制备超细(10nm一100nm)、化学组成及形貌均匀的多种单一或复合氧化物粉料.已成为一种重要的超细粉的制备方法.3)放电爆炸法:金属细丝在充满惰性气体的圆筒内瞬间通人大电流而爆炸.此法可制造等难熔金属的超细颗粒(25一350nm),但不能连续操作.4)机械法:利用单质粉末在搅拌球磨(AttritorMill)过程中颗粒与颗粒间和颗粒与球之间的强烈、频繁的碰撞粉碎.近几年大量采用搅拌磨,即利用被搅拌棍搅拌的研磨介质之间的研磨,将粉料粉碎粉碎效率比球磨机或振动磨都高.(3)三束加工技术:可用于刻蚀、打孔、切割、焊接、表面处理等.l)电子束加工技术:电子束加工时,被加速的电子将其能量转化成热能,以便除去穿透层表面的原子,因此不易得到高精度.但电子束可以聚焦成很小的束斑(巾林m)照射敏感材料.用电子刻蚀,可加工出林m线条宽度.而在制造集成电路中实际应用.2)离子束加工技术:因离子直径为数量级.故可直接将工件表面的原子碰撞出去达到加工的目的.用聚焦的离子束进行刻蚀,可得到精确的形状和纳米级的线条宽度.3)激光束加工技术:激光束中的粒子是光子,光子虽没有静止质量,但有较高的能量密度.激光束加工常用YAG激光器认封.06林m)和Cq激光器位一林m).激光束加工不是用光能直接撞击去掉表面原子,而是光能使材料熔化、汽化后去掉原子.(4)LIGA(Lithographie,Galvanoforming,Abforming)技术.这是最新发展的光刻、电铸和模铸的复合微细加工技术.它采用深度同步辐射X射线光刻,可以制造最大高度为1000林m、高宽比为200的立体结构,加工精度可达林m.刻出的图形侧壁陡峭,表面光滑.加工微型器件可批量复制,加工成本低.目前,在LIGA工艺中再加入牺牲层的方法,使加工出的微器件一部分可脱离母体而能转动或移动.这在制造微型电动机或其他驱动器时极为有用.LIGA技术对微型机械是非常有用的工艺方法.1与常规精加工的比较纳米级加工中.工件表面的原子和分子是直接加工的对象.即需切断原子间的结合.纳米加工实际已到了加工的极限.而常规的精加工欲控制切断原子间的结合是无能为力的,其局限性在于:l)高精度加工工件时,切削量应尽量小而常规的切削和磨削加工,要达到纳米级切除量,切削刀具的刀刃钝圆半径必须是纳米级,研磨磨料也必须是超细微粉.目前对纳米级刃口半径还无法直接测量.2)工艺系统的误差复映到工件,工艺系统的受力/热变形、振动、工件装夹等都将影响工件精度.3)即使检测手段和补偿原理正确,加工误差的补偿也是有限的.4)加工过程中存在不稳定因素.如切削热,环境变化及振动等.由此可见.传统的切削/磨削方法,一方面由于加工方法的局限或由于加工机床精度所限,显示出在纳米加工领域应用裕度不足.另一方面,由于科技产业迅猛发展,加工技术的极限不断受到挑战.有研究表明,磨削可获得的表面粗糙度,但对如何实现稳定、可靠的纳米机加工以及观察研究材料微加工过程力学性能则始终受到实验手段的限制.因此纳米机加工必须寻求新的途径即直接用光子、电子、离子等基本粒子进行加工.例如,用电子束光刻加工超大规模集成电路.2.微纳米加工技术的分类自人类发明工具以来,加工是人类生产活动的主要内容之一.所谓加工是运用各种工具将原材料改造成为具有某种用途的形状.一提到加工,人们自然会联想到机械加工.机械加工是将某种原材料经过切削或模压形成最基本的部件,然后将多个基本部件装配成一个复杂的系统.某些机械加工也可以称为微纳米加工.因为就其加工精度而言,某些现代磨削或抛光加工的精度可以达到微米或纳米量级.但本文所讨论的微纳米加工技术是指加工形成的部件或结构本身的尺寸在微米或纳米量级.微纳米加工技术是一项涵盖门类广泛并且不断发展中的技术.在2004年国际微纳米工程年会上,曾有人总结出多达60种微纳米加工方法.可见实现微纳米结构与器件的方法是多样的.本文不可能将所有微纳米加工技术一一介绍.对这些加工技术的详细介绍目前已有专著出版.笔者在此仅将已开发出的微纳米加工技术归纳为三种类型作概括性的介绍（1）平面工艺以平面工艺为基础的微纳米加工是与传统机械加工概念完全不同的加工技术.图1描绘了平面工艺的基本步骤.平面工艺依赖于光刻( lithography)技术.首先将一层光敏物质感光,通过显影使感光层受到辐射的部分或未受到辐射的部分留在基底材料表面,它代表了设计的图案.然后通过材料沉积或腐蚀将感光层的图案转移到基底材料表面.通过多层曝光,腐蚀或沉积,复杂的微纳米结构可以从基底材料上构筑起来.这些图案的曝光可以通过光学掩投影实现,也可以通过直接扫描激光束,电子束或离子束实现.腐蚀技术包括化学液体湿法腐蚀和各种等离子体干法刻蚀.材料沉积技术包括热蒸发沉积,化学气相沉积或电铸沉积.图1 平面工艺的基本过程:在硅片上涂光刻胶、曝光、显影,然后把胶的图形通过刻蚀或沉积转移到其他材料（2）探针工艺探针工艺可以说是传统机械加工的延伸,这里各种微纳米尺寸的探针取代了传统的机械切削工具.微纳米探针不仅包括诸如扫描隧道显微探针,原子力显微探针等固态形式的探针,还包括聚焦离子束,激光束,原子束和火花放电微探针等非固态形式的探针.原子力探针或扫描隧道电子探针一方面可以直接操纵原子的排列,同时也可以直接在基底材料表面形成纳米量级的氧化层结构或产生电子曝光作用.这些固体微探针还可以通过液体输运方法将高分子材料传递到固体表面,形成纳米量级的单分子层点阵或图形.非固态微探针如聚焦离子束,可以通过聚焦得到小于10nm的束直径,由聚焦离子束溅射刻蚀或化学气体辅助沉积可以直接在各种材料表面形成微纳米结构.聚焦激光束已经广泛应用于传统加工工业,作为切割或焊接工具.高度聚焦的激光束也可以直接剥蚀形成微纳米结构,例如近年来出现的飞秒激光加工技术.利用激光对某些有机化合物的光固化作用也可以直接形成三维立体微纳米结构.只要加工的工具足够小,即使传统机械加工技术也有可能制作微米量级的结构.例如,利用聚焦离子束的微加工能力可以制造尖端小于10Lm的高速钢铣刀.这种微型铣刀可以加工小于100Lm的沟槽或台阶结构.探针工艺与平面工艺的最大区别是,探针工艺只能以顺序方式加工微纳米结构.而平面工艺是以平行方式加工,即大量微结构同时形成.因此平面工艺是一种适合于大生产的工艺.但探针工艺是直接加工材料,而不是像平面工艺那样通过曝光光刻胶间接加工.3纳米级加工的关键技术(l)测量技术纳米级测量技术包括纳米级精度的尺寸和位移的测量、纳米级表面形貌的测量.纳米级测量技术主要有两个发展方向:1)光干涉测量技术:可用于长度、位移、表面显微形貌的精确测量.用此原理测量的方法有双频激光干涉测量、光外差干涉测量、X射线干涉测量等.2)扫描探针显微测量技术:主要用于测量表面微观形貌.用此原理的测量方法有扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)等.(5)扫描隧道显微加工技术(sTM).扫描隧道显微加工技术是纳米加工技术中的最新发展,可实现原子、分子的搬迁、去除、增添和排列重组,可实现极限的精加工或原子级的精加工.近年来这方面发展迅速,取得多项重要成果.1990年美国Eigler等人,在低温和超真空环境中,用STM将镍表面吸附的xe(氛)原子逐一搬迁,最终以35个Xe原子排成IBM3个字母,每个字母高原子间最短距离约为Inm,以后他们又实现了原子的搬迁排列.在铂单晶的表面上,将吸附的一氧化碳分子用sTM搬迁排列起来,构成一个身高snm的世界上最小人的图样.此“一氧化碳小人”的分子间距仅为.将STM用于纳米级光刻加工时,它具有极细的光斑直径,可以达原子级,可得到10nm宽的线条图案.4微型机械和微型机电系统(l)微型机械.现在微型机械的研究已达到较高水平,已能制造多种微型零件和微型机构.已研制成功的三维微型机械构件有微齿轮、微弹簧、微连杆、微轴承等.微执行器是比较复杂、难度大的微型器件,研制成功的有微阀、微泵、微开关、微电动机等.(2)微型机电系统.MEMS是在微电子工艺基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域.是纳米加工技术走向实用化,能产生经济效益的主要领域.比如:l)微型机器人是一个非常复杂的机电系统.美国正在研制的无人驾驶飞机仅有蜻蜓大小,并计划进一步缩小成蚊子机器人,用于收集情报和窃听.医用超微型机器人是最有发展前途的应用领域.它可进入人的血管,从主动脉管壁上刮去堆积的脂肪,疏通患脑血栓病人阻塞的血管.日本制定了采用机器人外科医生的计划,并正在开发能在人体血管中穿行、用于发现并杀死癌细胞的超微型机器人.2)微型惯性仪表:惯性仪表是航空、航天、航海中指示方向的导航仪器,由于要求体积小、重量轻、精度高、工作可靠.因此是微型机电系统应用的理想领域.现在国外已有微型加速度几何微型陀螺仪的商品生产,体积和重量都很小,但尚需提高精度.由于MEMs的发展已初具基础,微型器件的发展也已达到一定水平,同时有微电子工业制造集成电路的经验可借鉴,各产业部门又有使用MEMS的要求,因此现在MEMS的发展条件已具备.4.微纳米加工技术发展趋势微纳米加工技术是一项不断发展中的技术. 新技术取代老技术,先进技术取代落后技术是客观发展规律.加工技术本身从来都只是手段,其目的是服务于科学研究或工业产品开发与生产.因此新的科研课题或新的工业产品开发会不断对加工技术提出新的要求.新的加工技术将会不断出现.5.参考文献[1]崔铮.为纳米加工技术及其应用.北京:高教出版社, 2005[2]张兰娣,温秀梅.纳米加工技术及其应用阐述.2006[3]陈海峰等.利用AFM在Au-Pd合金膜上制备纳米结构[J]. 科学通报,1998[4]顾长志等.微纳米加工技术在纳米物理与器件研究中的应用[J].物理,2006[5]郭佑彪等.纳米加工技术在机械制造领域的研究现状[J].安徽化工,2005[6]陈宝钦.微光刻与微/纳米加工技术[J].微纳电子技术,2011[7] 朱团.新型纳米加工技术的研究进展[J].科技创新与应用,2014[8] 李勇.纳米级加工、测控技术及其应用[J].仪器仪表学报,1995[9] 郭隐彪.微纳米加工与检测技术进展[J].三明学院学报,2006[10]冯薇. 精密与超精密磨削的发展现状[J].集美大学学报,2010[11] 李德刚.基于分子动力学的单晶硅纳米加工机理及影响因素研究[D].哈尔滨工业大学,2008[12] 梁迎春.纳米加工过程中金刚石刀具磨损研究的新进展[J].摩擦学学报,2008[13]梁烈润.新兴纳米加工技术简介[J].机电一体化,2006[14]姚骏恩.纳米测量仪器和纳米加工技术[J].中国工程科学,2003[15] 梁迎春.纳米加工及纳构件力学特性的分子动力学模拟[J].金属学报,2008。