纳米加工技术PPT
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纳米注塑应用ppt课件
150℃。(成型后立即冷却会对产品的结合强度造成影响，因为塑胶和 金属件的收缩率会有差异。) 5）塑胶的加热时间太长会影响结合的强度，所以注塑的加热部分及 热流道内的树脂滞留时间需控制在10分钟以内，防止材料分解碳化， 造成产品不良。 6）流道断裂在模具内造成短时间的注塑机停机的情况，成型机加热 部分的塑胶会滞留在内，造成塑胶碳化，所以滞留时间超过13分钟 的话要清空塑胶后再生产。
3
纳米（nm），又称毫微米，是长度的度量单 位，国际单位制符号为nm。1纳米=10^-9米， 长度单位如同厘米、分米和米一样，是长度 的度量单位。相当于4倍原子大小，比单个细 菌的长度还要小的多。国际通用名称为 nanometer，简写nm 1mm（毫米）=1000um（微米) 1um=1000nm(纳米）
4
纳米注塑是一种基于金属表面纳米化构型的 Insert molding工艺。其核心工艺是在金属表面 纳米化学构型工艺NCS（Nano-crystallization chemical structure），通过在金属表面形成微 纳米级微孔，然后通过塑胶和处理好的金属 件的嵌入达到超强的结合力。
5
18
胚料NMT注塑前需先预热到145°度，与模具设定温度基本吻合才能顺利 装入模内注塑；
普通预热版
自动上料机上的预 热版
19
1）为了防止进行T处理的金属产品附着润滑油等脏污，模具的滑动不见 要设计成无油模式。
2）如果必须使用润滑油，要是用Teflon系列耐热200度以上的耐热润滑 油（因为金属产品上有润滑油附着的话容易引发不良）
29
3.金属接合替代焊接 优点： 缩短接合周期 3D形状易接合 有利于进行处理 降低产品的自重
30
注射组装 优点 减轻重量 减少厚度 降低成本 使用寿命延长
3
纳米（nm），又称毫微米，是长度的度量单 位，国际单位制符号为nm。1纳米=10^-9米， 长度单位如同厘米、分米和米一样，是长度 的度量单位。相当于4倍原子大小，比单个细 菌的长度还要小的多。国际通用名称为 nanometer，简写nm 1mm（毫米）=1000um（微米) 1um=1000nm(纳米）
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纳米注塑是一种基于金属表面纳米化构型的 Insert molding工艺。其核心工艺是在金属表面 纳米化学构型工艺NCS（Nano-crystallization chemical structure），通过在金属表面形成微 纳米级微孔，然后通过塑胶和处理好的金属 件的嵌入达到超强的结合力。
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胚料NMT注塑前需先预热到145°度，与模具设定温度基本吻合才能顺利 装入模内注塑；
普通预热版
自动上料机上的预 热版
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1）为了防止进行T处理的金属产品附着润滑油等脏污，模具的滑动不见 要设计成无油模式。
2）如果必须使用润滑油，要是用Teflon系列耐热200度以上的耐热润滑 油（因为金属产品上有润滑油附着的话容易引发不良）
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3.金属接合替代焊接 优点： 缩短接合周期 3D形状易接合 有利于进行处理 降低产品的自重
30
注射组装 优点 减轻重量 减少厚度 降低成本 使用寿命延长
第八章 自组装纳米加工技术
纳米粒子组装成的二维或三维类晶体结构的用途：
1)直接用来作为光子晶体材料,或高密度磁存储介质
通过自组装形成类晶体的不仅仅是聚苯乙烯纳米球，还可以是其 他 各种材料,如二氧化硅纳米球、金属材料纳米球、半导体材料纳米球、 磁材料纳米 球或由聚苯乙烯包裹的其他材料的纳米球。
2)作为母版，由其翻制成其他材料的周期性纳米结构。
在固体表面沉积的随机分布的分子在特定温度下会自动形成纳米晶体结构
(a)制作非晶硅天层结构
(b)高温退火处理
(C)清除衬底与夹层
分子自组装
分子间发生电子交换
化学过程
不同分子电位与极性之间 相互吸引和排斥
物理过程 纳米粒子自组装
分子或原子在固体表 面的迁移与扩散
(a)表面形貌诱导组装示意图
(b)聚苯乙烯小球在V形槽中的组装
自上而下：复杂的电路结构由平面衬底表面逐层建造形 成。自上而下的加工方式其最小可加工结构尺寸最终受 限于加工工具的能力：光刻工具或刻蚀设备的分辨能力。
自下而上：大自然，在上亿年间通过自组装 （Selfasseinbly)和自构建 (Self-ConStmCtion)方式,从分子水 平基础上创造了世间复杂万物。而分子这一最基本的构 建单元与目前最小可加工的结构相比至少小一个数量级, 所以纳米加工技术 的最终发展是分子水平的自组装技术。 如果把分子自组装看做是一种微纳米结构加工手段，则 从分子水平出发构建纳米或微米结构是一种“自下而上” （Bottom-Up)的加工方式,它彻底颠覆了传统的自上而下 的加工理念。
分子自组装纳米加工有两方面的优势：一是组装结构为 分子尺度，远远小于目前传统纳米加工所能实现的结构 尺寸；二是低成本。
原理上，分子自组装过程是自动的、自发的，不需要昂 贵的加工设备，但真正实现上述两方面优势还需要相当 长 的研发过程。目前分子自组装或其他自组装技术作 为一种微纳米加工手段还是相当原始的，大多数自组装 结构呈现二维准晶格阵列结构。即使是二维准晶格阵列， 要实现大面积长程有序（long range ordered)还是相当困 难的。在大多数情况下， 自组装必须与传统微纳米加 工技术相结合，即所谓“自上而下与自下而上相结 合”，以保证自组装的结构有实用价值。
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
• • •
R.Feynman
• •
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。
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。
《纳米技术》PPT课件
纳米技术
h
1
纳米
“纳米”是长度单位，1nm=10-9m
即1纳米等于十亿分之一米，大约等于10个氢原子并排起 来的长度，相当于万分之一头发的粗细。纳米正好处于原 子、分子为代表的微观世界和以人类活动空间为代表的宏 观世界的中间地带，被称为介观世界。
h
2
纳米技术
纳米科学技术是研究在千万分之一米(10-8m)到亿分之一米 (10-9m)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学 问；同时在这一尺度范围内对原子、分子或原子团、分子 团进行操纵和加工使其形成所需要的物质称为纳米技术。
费曼对纳米技术的最早梦想，成为一个光 辉的起点，人类开始了对纳米世界的探求。
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6
科学家发现，在纳米的世界里，物质发生了质的飞 跃。比如硅晶体是不发光的，但纳米硅却会发光；陶瓷 在通常情况下是很硬、很脆的，如果采用纳米粉体制成 纳米陶瓷，它也可以具有韧性；纳米材料还具有超塑性， 室温下的纳米铜丝经过轧制，其长度可以从1cm延伸到 100cm，其厚度可以从1mm减小到0.01mm。
h
14
虽然纳米陶瓷还有许多关键技术需要解决，但其
优良的室温和高温力学性能、抗弯强度、断裂韧
性，使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等
诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强
腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作
用，具有广阔的应用前景。
返回
h
15
纳米级微电子元件
日本日立中心实验室利用半导体材料砷化镍， 率先开发新一代微电子元件。这些电子元件呈细长 的鬃状结晶形，粗仅20纳米，可使计算机的计算速 度、通讯用发光元件的效率数十、数百倍地提高。
h
16
超微型计算机
随着微电子技术的不断发展，集成度越来越 高，计算机信息存储芯片越来越小，而存储量却 越来越大，信息容量比现有光盘高100万倍，整个 美国国会图书馆的图书都能存储在一个糖块大小 的芯片中。
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纳米
“纳米”是长度单位，1nm=10-9m
即1纳米等于十亿分之一米，大约等于10个氢原子并排起 来的长度，相当于万分之一头发的粗细。纳米正好处于原 子、分子为代表的微观世界和以人类活动空间为代表的宏 观世界的中间地带，被称为介观世界。
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纳米技术
纳米科学技术是研究在千万分之一米(10-8m)到亿分之一米 (10-9m)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学 问；同时在这一尺度范围内对原子、分子或原子团、分子 团进行操纵和加工使其形成所需要的物质称为纳米技术。
费曼对纳米技术的最早梦想，成为一个光 辉的起点，人类开始了对纳米世界的探求。
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科学家发现，在纳米的世界里，物质发生了质的飞 跃。比如硅晶体是不发光的，但纳米硅却会发光；陶瓷 在通常情况下是很硬、很脆的，如果采用纳米粉体制成 纳米陶瓷，它也可以具有韧性；纳米材料还具有超塑性， 室温下的纳米铜丝经过轧制，其长度可以从1cm延伸到 100cm，其厚度可以从1mm减小到0.01mm。
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虽然纳米陶瓷还有许多关键技术需要解决，但其
优良的室温和高温力学性能、抗弯强度、断裂韧
性，使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等
诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强
腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作
用，具有广阔的应用前景。
返回
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纳米级微电子元件
日本日立中心实验室利用半导体材料砷化镍， 率先开发新一代微电子元件。这些电子元件呈细长 的鬃状结晶形，粗仅20纳米，可使计算机的计算速 度、通讯用发光元件的效率数十、数百倍地提高。
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超微型计算机
随着微电子技术的不断发展，集成度越来越 高，计算机信息存储芯片越来越小，而存储量却 越来越大，信息容量比现有光盘高100万倍，整个 美国国会图书馆的图书都能存储在一个糖块大小 的芯片中。
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。
微纳加工
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2、应用
侧壁光刻最初的工艺是光刻胶制作支撑结构，用
PECVD技术在光刻胶结构上沉积SiO2薄膜，用RIE （CF4气体）去除顶部的SiO2薄膜，最后用氧等离 子体去除光刻胶支撑结构。后来进行改进免去了 SiO2薄膜沉积环节，而对光刻胶结构进行硅烷基化 处理。
硅烷基化工艺是通过化学反应将硅原子植入光刻
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2 、应用
硅线条在RIE（反应离子刻蚀）过程的演变 RIE方法制作的纳米硅尖阵列
由上可以看出随着时间的增加，一方面刻蚀的深度增加，另一方面图形顶部的横向尺寸 减小。
14
2 、应用
这是另一种横向抽减方法是：通过氧化将一部分硅转化为 二氧化硅，然后利用化学湿法腐蚀将二氧化硅部分腐蚀掉， 从而形成尖细的硅结构。常使用的腐蚀材料是氢氟酸，由 于刻蚀深度有限，故需要多次进行“氧化——腐蚀”的循环 过程。反之，也可以将硅腐蚀，保留二氧化硅，形成非常 窄细的沟道。
3
一、侧壁沉积法侧壁光刻
1、定义
2、应用
4
1、定义
所谓侧壁沉积法，是通过向侧壁沉积薄膜材料的方法 制作窄细线条结构，通常又称为侧壁光刻或边缘光刻。
5
2、应用
侧壁沉积法的加工过程：
(a) 用传统光刻与硅刻蚀方法制作大尺寸的支撑结 构 （b）在支撑结构外表面沉积一层二氧化硅薄膜材料 （c）将支撑结构顶部与底部的二氧化硅薄膜通过刻
（d）通过反应离子刻蚀将顶层的光刻胶剥离， 使其只露出锥尖部分 （e）作为支撑结构的硅全部腐蚀清除，留下 开口的金属锥形结构
11
上图为该工艺过程的说明
二、横向抽减法
1、定义 2、应用
3、目的
4、其他方法
12
1、定义
纳米技术ppt课件
在第四个阶段中纳米计算机将得以实现。这个阶段的市场规模将 达到2000亿至1万亿美元。
在第五阶段里，科学家们将研制出能够制造动力源与程序自律化 的元件和装置，市场规模将高达6万亿美元。
.
5. 纳米技术的主要研究项目
主要有超细薄膜、碳纳米管、纳米陶瓷、金属纳米晶体和 量子点线等。
1) 超细薄膜
超细薄膜的厚度通常只有1纳米-5纳米，甚至会做成1个分 子或1个原子的厚度。超细薄膜可以是有机物也可以是无机物， 具有广泛的用途。如沉淀在半导体上的纳米单层，可用来制 造太阳能电池，对开发新型清洁能源有重要意义；将几层薄 膜沉淀在不同材料上，可形成具有特殊磁特性的多层薄膜， 是制造高密度磁盘的基本材料。
.
3) 陶瓷材料 陶瓷材料在通常情况下具有坚硬、易碎的特点，但
由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的 韧性，有的可大幅度弯曲而不断裂，表现出金属般的 柔韧性和可加工性。
.
纳米技术的内容
纳米技术包含下列四个主要方面： 1、纳米材料：
当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性 能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子， 也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺 度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。
.
2) 碳纳米管
碳纳米管是由碳60分子经加工形成的一种直径只有几纳米 的微型管，是纳米材料研究的重点之一。与其它材料相比， 碳纳米管具有特殊的机械、电子和化学性能，可制成具有导 体、半导体或绝缘体特性的高强度纤维，在传感器、锂离子 电池、场发射显示、增强复合材料等领域有广泛应用前景， 因而受到工业界的普遍重视。目前，碳纳米管虽仍处于研究 阶段，但许多研究成果已显示出良好的应用前景。
在第五阶段里，科学家们将研制出能够制造动力源与程序自律化 的元件和装置，市场规模将高达6万亿美元。
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5. 纳米技术的主要研究项目
主要有超细薄膜、碳纳米管、纳米陶瓷、金属纳米晶体和 量子点线等。
1) 超细薄膜
超细薄膜的厚度通常只有1纳米-5纳米，甚至会做成1个分 子或1个原子的厚度。超细薄膜可以是有机物也可以是无机物， 具有广泛的用途。如沉淀在半导体上的纳米单层，可用来制 造太阳能电池，对开发新型清洁能源有重要意义；将几层薄 膜沉淀在不同材料上，可形成具有特殊磁特性的多层薄膜， 是制造高密度磁盘的基本材料。
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3) 陶瓷材料 陶瓷材料在通常情况下具有坚硬、易碎的特点，但
由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的 韧性，有的可大幅度弯曲而不断裂，表现出金属般的 柔韧性和可加工性。
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纳米技术的内容
纳米技术包含下列四个主要方面： 1、纳米材料：
当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性 能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子， 也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺 度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。
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2) 碳纳米管
碳纳米管是由碳60分子经加工形成的一种直径只有几纳米 的微型管，是纳米材料研究的重点之一。与其它材料相比， 碳纳米管具有特殊的机械、电子和化学性能，可制成具有导 体、半导体或绝缘体特性的高强度纤维，在传感器、锂离子 电池、场发射显示、增强复合材料等领域有广泛应用前景， 因而受到工业界的普遍重视。目前，碳纳米管虽仍处于研究 阶段，但许多研究成果已显示出良好的应用前景。
微纳加工PPT
1、晶圆处理工序
• 本工序的主要工作是在晶圆上制作电路及 电子元件（如晶体管、电容、逻辑开关 等），其处理程序通常与产品种类和所使 用的技术有关，但一般基本步骤是先将晶 圆适当清洗，再在其表面进行氧化及化学 气相沉积，然后进行涂膜、曝光、显影、 蚀刻、离子植入、金属溅镀等反复步骤， 最终在晶圆上完成数层电路及元件加工与 制作。
微纳技术的重要地位
• 微纳技术是继IT、生物之后。21世纪最具 发展潜力的高新技术，是未来十年高增长 的新兴产业。也是高新技术产业发展新的 增长点，同样也是当今高科技发展的重要 领域之一。
数码相机的镜头， 数码相机的镜头，镜片生产方式
• 一、光学冷加工（传统的生产方式） • 二、以冲压形式生产
冲压式生产时的模床控制与加工精 度
• 冲压式生产的设备都是特制的，控制采用 开放式工业级计算机架构，外接普通笔记 本电脑，应用VB编程实现对马达与盛物台 的控制。马达基本控制采用omoron变频器 实现转速控制。马达是气动的，采用压缩 空气做支撑与驱动，当然采用别的形式也 行。马达转速要求20000+—1每分。冲压采 用机器人自动冲压，真空加热炉中采用类 似于磁控管方式实现急热，冷却时使用氮 气。
硬盘加工
• 硬盘作为计算机数据存储的主要部件，其 磁存储密度不断上升，磁头与磁盘磁介质 之间的距离进一步减小，对磁盘表面质量 的要求也越来越高。
• 一方面，当硬盘表面具有波度时，磁头就 会随着高速旋转的存储器硬盘的波动上下 运动，当波度超过一定的高度时，磁头就 不再能随着波度运动，它就会与磁盘基片 表面碰撞，发生所谓的“磁头压碎”导致 磁盘设备发生故障或读写信息的错误。
3、构装工序
• 就是将单个的晶粒固定在塑胶或陶瓷制的 芯片基座上，并把晶粒上蚀刻出的一些引 接线端与基座底部伸出的插脚连接，以作 为与外界电路板连接之用，最后盖上塑胶 盖板，用胶水封死。其目的是用以保护晶 粒避免受到机械刮伤或高温破坏。到此才 算制成了一块集成电路芯片（即我们在电 脑里可以看到的那些黑色或褐色，两边或 四边带有许多插脚或引线的矩形小块）。
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扫描隧道显微镜
❖ 扫描隧道显微镜 scanning tunneling microscope 缩写为STM。它作为一种扫描 探针显微术工具，扫描隧道显微镜可以让科 学家观察和定位单个原子，它具有比它的同 类原子力显微镜更加高的分辨率。此外，扫 描隧道显微镜在低温下（4K）可以利用探针 尖端精确操纵原子，因此它在纳米科技既是 重要的测量工具又是加工工具。
纳米加工技术
作者：周堃 著名的诺贝尔奖获得者Feyneman在60年代就预言：
如果对物体微小规模上的排列加以某种 控制的话，物体就能得到大量的异乎寻
常的特性。 ——这就是如今的纳米材料
纳米
❖ 纳米（符号为nm）是长度单位，原称毫微米， 就是10^-9米（10亿分之一米），即10^-6毫 米（100万分之一毫米）。如同厘米、分米 和米一样，是长度的度量单位。相当于4倍原 子大小，比单个细菌的长度还要小。
纳米加工分类
❖ 包括切削加工（精密切削等）、化学腐蚀(电 化学等）、能量束加工（电子束、离子束 等）、复合加工、扫描隧道显微技术加工等 多种方法
纳米加工关键技术
❖ 检测技术（包括检测纳米级表层物理力学性 能、纳米级精度的尺寸和位移的测量、纳米 级表面形貌的测量 ） ；环境条件控制；机床 及工具。
纳米技术的发展简史
❖ 1959年，诺贝尔奖获得者、量子物理学家理查德.费曼（Richard Feynman）提出可以从 单个分子甚至单个原子开始组装制造物品，这是关于纳米科技的最早的梦想和预言。
❖ 1974年，日本学者谷口纪男（Taniguchi Norio）教授在CIRP上首次提出“Nanotechnology”概念，并预测2000年加工精度将达到1nm。
奇 妙 的 微 电 子 技 术
——
化 学 中 的 纳纳 米米 锌 变 形
纳米银粉形貌
STM拍摄的图片
具体应用
❖ 扫描 ❖ STM工作时，探针将充分接近样品产生
一高度空间限制的电子束，因此在成像工作 时，STM具有极高的空间分辩率，可以进行 科学观测[7]。
❖ 探伤及修补
❖ STM在对表面进行加工处理的过程中可 实时对表面形貌进行成像，用来发现表面各 种结构上的缺陷和损伤，并用表面淀积和刻 蚀等方法建立或切断连线，以消除缺陷，达 到修补的目的，然后还可用STM进行成像以 检查修补结果的好坏[7]。
利用纳米技术将氙原子排成IBM
纳米加工机理
❖ 纳米级加工的含意是达到纳米级精度的加工技术。 ❖ 由于原于间的距离为0.1一0.3nm，纳米加工的
实质就是要切断原子间的结合，实现原子或分子的 去除，切断原子间结合所需要的能量，必然要求超 过该物质的原子间结合能。用传统的切削、磨削加 工方法进行纳米级加工就相当困难了。近年来纳米 加工有了很大的突破，如电子束光刻(UGA技术)加 工超大规模集成电路时，可实现0.1μm线宽的加工： 离子刻蚀可实现微米级和纳米级表层材料的去除： 扫描隧道显徽技术可实现单个原子的去除、扭迁、 增添和原子的重组。
❖ 1999年开始，纳米技术产业逐步走向全面商业化，2000年纳米产品的营业额达到500 亿美元。
❖ 我国纳米科技成果概况： ❖ 1993年，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子
成功写出“中国”二字，标志着我国开始在国际纳米科技领 域占有一席之地，并居于国际科技前沿。 ❖ 1993年，中科院在北京举办了第7届国际STM（扫描隧道显 微镜）会议。 ❖ 1998年，清华大学范守善小组成功地制备出直径为3～ 50nm、长度达微米量级的氮化镓半导体一维纳米棒，是我 国在国际上首次把氮化镓制备成一维纳米晶粒。 ❖ 1999年，中科院物理研究所解思深研究员率领的科研小 组，不仅合成了世界上最长的“超级纤维”碳纳米管，创造 了一项“3毫米的世界之最”，而且合成出世界上最细的碳 纳米管。 ❖ 2000年，中科院物理所真空物理开放实验室高鸿钧领导 的科研小组，将超高密度存储材料的信息存储点下降到 0.6nm，点与点之间的距离降到0.5nm，将现有光盘的存储 能力提高100万倍
❖ 1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的10倍， 成为纳米技术研究的热点，诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最佳纤 维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。
❖ 1997年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，利用这种技术可望在20年后研制 成功速度和存储容量比现在提高成千上万倍的量子计算机。
工作原理
❖ 扫描隧道显微镜的工作原理简单得出乎意料。就如 同一根唱针扫过一张唱片，一根探针慢慢地通过要 被分析的材料（针尖极为尖锐，仅仅由一个原子组 成）。一个小小的电荷被放置在探针上，一股电流 从探针流出，通过整个材料，到底层表面。当探针 通过单个的原子，流过探针的电流量便有所不同， 这些变化被记录下来。电流在流过一个原子的时候 有涨有落，如此便极其细致地探出它的轮廓。在许 多的流后，通过绘出电流量的波动，人们可以得 到组成一个网格结构的单个原子的美丽图片。
纳米技术
❖ 纳米技术（nanotechnology）是用单个原 子、分子制造物质的科学技术。纳米科学技 术是以许多现代先进科学技术为基础的科学 技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、 介观物理、分子生物学）和现代技术（计算 机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核 分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将 引发一系列新的科学技术，例如纳电子学、 纳米材科学、纳机械学等。
❖ 1981年，科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜，为我们揭示了一个可见 的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。
❖ 1984年，德国学者格莱特（Gleiter），把粒径6nm的金属粉末压成纳米块，并且详细研 究它的内部结构，指出了它的界面奇异结构和特异功能。
❖ 1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩与第五届国家扫描隧道显微镜 学术会议同时举办，正式把纳米材料科学作为材料科学的一个新的分支公布于世。标志着 纳米科学技术的正式诞生。