微納加工及在納米材料與器件研究中的應用（第二版）

目錄
第二版前言
第一版前言
第1章光學曝光1
1.1光學曝光系統(tǒng)的基本組成1
1.2光學曝光的基本原理與特征3
1.2.1光學曝光的基本模式與原理3
1.2.2光學曝光的過程6
1.2.3分辨率增強技術19
1.3短波長光學曝光技術22
1.3.1深紫外與真空紫外曝光技術22
1.3.2極紫外曝光技術23
1.3.3X射線曝光技術24
1.3.4LIGA加工技術25
1.4光學曝光加工納米結(jié)構25
1.4.1泊松亮斑納米曝光技術26
1.4.2表面等離激元納米曝光技術29
1.4.3基于雙層圖形技術的納米加工31
1.4.4位移Talbot曝光技術32
1.5光學曝光加工三維微納結(jié)構35
1.5.1灰度曝光技術36
1.5.2基于欠曝光的三維曝光技術38
1.5.3基于菲涅耳衍射與鄰近效應的三維曝光技術40
參考文獻41
習題42
第2章電子束曝光技術43
2.1電子束曝光系統(tǒng)組成44
2.1.1電子槍45
2.1.2透鏡系統(tǒng)46
2.1.3電子束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)47
2.2電子束曝光系統(tǒng)的分類48
2.2.1掃描模式48
2.2.2束形成49
2.3電子束抗蝕劑51
2.3.1電子束抗蝕劑的性能指標51
2.3.2電子束抗蝕劑制作圖形工藝53
2.3.3常用電子束抗蝕劑及其工藝過程55
2.3.4新型電子束抗蝕劑58
2.3.5特殊的顯影工藝59
2.3.6多層抗蝕劑工藝61
2.3.7理想抗蝕劑剖面的加工64
2.4電子束與固體的相互作用及鄰近效應65
2.4.1電子束與固體的相互作用65
2.4.2鄰近效應及校正67
2.5荷電效應及解決方法70
2.5.1引入導電膜71
2.5.2變壓電子束曝光系統(tǒng)73
2.5.3臨界能量電子束曝光73
2.6三維結(jié)構的制備74
2.6.1平整襯底上三維結(jié)構的加工74
2.6.2三維襯底上圖形的制備78
2.7電子束曝光分辨率79
參考文獻80
習題83
第3章聚焦離子束加工技術84
3.1聚焦離子束系統(tǒng)的基本組成84
3.2聚焦離子束的基本功能與原理87
3.2.1離子束成像87
3.2.2離子束刻蝕88
3.2.3離子束輔助沉積92
3.2.4FIB的傳統(tǒng)應用94
3.3聚焦離子束的三維納米加工96
3.3.1FIB刻蝕加工三維結(jié)構96
3.3.2FIB沉積加工三維結(jié)構98
3.3.3FIB輻照加工三維結(jié)構99
3.4聚焦離子束技術的發(fā)展104
參考文獻108
習題109
第4章激光加工技術110
4.1飛秒激光三維加工的基本原理112
4.2飛秒激光三維加工系統(tǒng)的組成與工藝114
4.2.1系統(tǒng)的組成114
4.2.2工藝過程115
4.3三維微納米結(jié)構的制備117
4.3.1鏤空襯底上三維微納米結(jié)構的加工118
4.3.2光子晶體及納米復合結(jié)構的加工119
4.3.3新型光學微納結(jié)構的加工121
4.3.4生物結(jié)構的加工122
4.3.5集成光路中的應用123
參考文獻125
習題126
第5章納米壓印技術127
5.1納米壓印的基本原理127
5.2納米壓印的基本工藝過程129
5.2.1模板的制備和表面處理129
5.2.2壓印膠的種類和涂膠方式131
5.2.3壓印及脫模132
5.2.4圖形轉(zhuǎn)移133
5.3納米壓印的分類133
5.3.1熱壓印133
5.3.2紫外固化壓印135
5.3.3步進閃光壓印135
5.3.4基于模板保護的納米轉(zhuǎn)壓印136
5.3.5激光輔助直接壓印140
5.3.6紫外壓印和光刻聯(lián)合技術140
5.3.7其他壓印技術141
5.4金屬納米錐的壓印加工143
5.4.1模板制備144
5.4.2壓印144
5.4.3脫模145
5.4.4金屬蒸鍍145
5.4.5金屬納米錐的剝離翻轉(zhuǎn)145
參考文獻146
習題147
第6章刻蝕技術148
6.1刻蝕的基本概念149
6.2濕法腐蝕技術150
6.3干法刻蝕技術155
6.3.1離子束刻蝕158
6.3.2反應離子刻蝕158
6.3.3電感耦合等離子體反應離子刻蝕161
6.3.4其他干法刻蝕173
6.4無掩模刻蝕技術177
6.4.1硅錐結(jié)構的無掩?？涛g178
6.4.2金剛石錐的無掩模刻蝕179
參考文獻184
習題186
第7章薄膜技術187
7.1薄膜沉積方法188
7.1.1薄膜生長的基本原理188
7.1.2影響薄膜生長的主要因素193
7.1.3薄膜的表征方法195
7.1.4物理氣相沉積方法196
7.1.5化學氣相沉積方法206
7.1.6原子層沉積方法208
7.1.7電化學沉積212
7.2納米薄膜的表面剝離制備方法214
7.2.1化學或機械剝離方法215
7.2.2各向異性刻蝕剝離法216
7.2.3外延剝離法217
7.2.4SOI釋放法217
7.3超光滑金屬薄膜的制備219
7.3.1化學修飾法220
7.3.2過渡層誘導法221
7.3.3模板剝離翻轉(zhuǎn)法222
7.3.4模板壓致形變法223
7.4薄膜沉積技術制備微納結(jié)構的方法225
7.4.1常規(guī)加工法225
7.4.2輔助加工法227
7.4.3特殊加工法235
參考文獻242
習題243
第8章自組裝加工244
8.1自組裝的分類與特點245
8.1.1自組裝的分類245
8.1.2自組裝的特點246
8.2自組裝的驅(qū)動力247
8.2.1范德瓦耳斯力247
8.2.2靜電相互作用248
8.2.3疏水作用力248
8.2.4溶劑化作用力249
8.2.5氫鍵251
8.2.6ππ堆積作用251
8.3分子自組裝單層膜253
8.3.1硫醇自組裝單層膜254
8.3.2有機硅烷自組裝單層膜256
8.3.3自組裝單層膜的圖案化258
8.3.4自組裝單層膜在微納加工中的應用260
8.4嵌段共聚物自組裝261
8.4.1嵌段共聚物262
8.4.2基于嵌段共聚物的納米結(jié)構加工264
8.5有機半導體納米材料的自組裝272
8.5.1導電聚合物自組裝273
8.5.2小分子有機半導體自組裝275
8.6納米顆粒自組裝278
參考文獻282
習題283
第9章微納加工在電學領域的應用284
9.1測量電極285
9.1.1電極的設計286
9.1.2電極材料的選取286
9.1.3電極的加工288
9.2量子特性與器件293
9.3電導特性與器件296
9.3.1碳基納米材料與器件296
9.3.2無機半導體納米材料與器件297
9.3.3有機納米材料與器件298
9.3.4三維垂直環(huán)柵晶體管299
9.4場發(fā)射特性與器件300
9.4.1場致電子發(fā)射基礎300
9.4.2寬帶隙納米材料的場發(fā)射303
9.5超導電性與器件305
9.5.1約瑟夫森結(jié)305
9.5.2一維超導結(jié)構306
9.6傳感器與能源器件307
9.7納米電路310
參考文獻313
習題315
第10章微納加工在光學領域的應用316
10.1表面等離激元316
10.1.1表面等離激元的激發(fā)與傳播318
10.1.2表面增強拉曼散射318
10.1.3表面等離激元波導321
10.1.4表面等離激元光路元件323
10.1.5表面等離激元增透325
10.1.6表面等離激元的調(diào)控326
10.2超材料328
10.2.1超材料及其原理328
10.2.2微波波段超材料330
10.2.3太拉赫茲與紅外波段超材料331
10.2.4近紅外與可見光波段超材料334
10.2.5組合結(jié)構及三維立體超材料337
10.2.6主動、手性等特殊超材料343
10.3光子晶體351
10.4發(fā)光器件及其他351
10.4.1熒光特性351
10.4.2激光器及微納諧振腔351
10.4.3其他光學應用354
參考文獻357
習題360
第11章微納加工在磁學領域的應用361
11.1磁疇與疇壁361
11.1.1單疇特性361
11.1.2疇壁動力學365
11.2磁存儲與磁邏輯電路372
11.3其他磁性納米結(jié)構和器件377
參考文獻380
習題381
第12章微納加工在其他領域的應用382
12.1納機電系統(tǒng)中的應用382
12.1.1碳基納機電系統(tǒng)382
12.1.2半導體基納機電系統(tǒng)384
12.2納米生物中的應用386
12.3熱學中的應用390
12.4納米仿生中的應用392
12.5掃描探針技術中的應用395
參考文獻397
習題398
索引399