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第1章 光学曝光1

1.1 光学曝光系统的基本组成1

1.2 光学曝光的基本原理与特征3

1.2.1 光学曝光的基本模式与原理3

1.2.2 光学曝光的过程6

1.2.3 分辨率增强技术17

1.3 短波长光学曝光技术20

1.3.1 深紫外与真空紫外曝光技术21

1.3.2 极紫外曝光技术21

1.3.3 X射线曝光技术22

1.3.4 LIGA加工技术22

1.4 光学曝光加工纳米结构23

1.4.1 泊松亮斑纳米曝光技术23

1.4.2 表面等离激元纳米曝光技术27

1.4.3 基于双层图形技术的纳米加工29

1.5 光学曝光加工三维微纳结构30

1.5.1 灰度曝光技术31

1.5.2 基于欠曝光的三维曝光技术33

1.5.3 基于菲涅耳衍射与邻近效应的三维曝光技术34

参考文献35

第2章 电子束曝光技术38

2.1 电子束曝光系统组成39

2.1.1 电子枪40

2.1.2 透镜系统41

2.1.3 电子束偏转系统42

2.2 电子束曝光系统的分类43

2.2.1 扫描模式43

2.2.2 束形成44

2.3 电子束抗蚀剂46

2.3.1 电子束抗蚀剂的性能指标46

2.3.2 电子束抗蚀剂制作图形工艺47

2.3.3 常用电子束抗蚀剂及其工艺过程49

2.3.4 特殊的显影工艺51

2.3.5 多层抗蚀剂工艺54

2.3.6 理想抗蚀剂剖面的加工56

2.4 电子束与固体的相互作用及邻近效应57

2.4.1 电子束与固体的相互作用57

2.4.2 邻近效应及校正59

2.5 充电效应及解决方法62

2.5.1 引入导电膜63

2.5.2 变压电子束曝光系统65

2.5.3 临界能量电子束曝光65

2.6 三维结构的制备66

2.6.1 平整衬底上三维结构的加工66

2.6.2 三维衬底上图形的制备69

2.7 电子束曝光分辨率70

2.8 新型的电子束曝光技术71

2.8.1 投影电子束曝光72

2.8.2 微光柱阵列电子束曝光73

2.8.3 反射电子束曝光73

参考文献73

第3章 聚焦离子束加工技术76

3.1 聚焦离子束系统的基本组成76

3.2 聚焦离子束的基本功能与原理79

3.2.1 离子束成像79

3.2.2 离子束刻蚀80

3.2.3 离子束辅助沉积84

3.2.4 FIB的传统应用86

3.3 聚焦离子束的三维纳米加工88

3.3.1 FIB刻蚀加工三维结构88

3.3.2 FIB沉积加工三维结构90

3.3.3 FIB辐照加工三维结构91

3.4 聚焦离子束技术的发展92

参考文献95

第4章 激光加工技术97

4.1 飞秒激光三维加工的基本原理98

4.2 飞秒激光三维加工系统的组成与工艺100

4.2.1 系统的组成100

4.2.2 工艺过程101

4.3 三维微纳米结构的制备103

4.3.1 镂空衬底上三维微纳米结构的加工103

4.3.2 光子晶体及纳米复合结构的加工106

4.3.3 新型光学微纳结构的加工107

4.3.4 生物结构的加工108

参考文献109

第5章 纳米压印技术111

5.1 纳米压印的基本原理111

5.2 纳米压印的基本工艺过程113

5.2.1 模板的制备和表面处理113

5.2.2 压印胶的种类和涂胶方式115

5.2.3 压印及脱模116

5.2.4 图形转移117

5.3 纳米压印的分类117

5.3.1 热压印117

5.3.2 紫外固化压印119

5.3.3 步进－闪光压印119

5.3.4 基于模板保护的纳米压印120

5.3.5 激光辅助直接压印123

5.3.6 紫外压印和光刻联合技术124

5.3.7 其他压印技术125

5.4 金属纳米锥的压印加工127

5.4.1 模板制备127

5.4.2 压印128

5.4.3 脱模128

5.4.4 金属蒸镀128

5.4.5 金属纳米锥的剥离翻转128

参考文献130

第6章 刻蚀技术131

6.1 刻蚀的基本概念132

6.2 湿法腐蚀技术133

6.3 干法刻蚀技术136

6.3.1 离子束刻蚀136

6.3.2 反应离子刻蚀139

6.3.3 电感耦合等离子体反应离子刻蚀143

6.3.4 其他干法刻蚀155

6.4 无掩模刻蚀技术158

6.4.1 硅锥结构的无掩模刻蚀158

6.4.2 金刚石锥的无掩模刻蚀161

参考文献165

第7章 薄膜技术167

7.1 薄膜沉积方法168

7.1.1 薄膜生长的基本原理168

7.1.2 影响薄膜生长的主要因素173

7.1.3 薄膜的表征方法175

7.1.4 物理气相沉积方法176

7.1.5 化学气相沉积方法186

7.1.6 原子层沉积方法188

7.2 纳米薄膜的表面剥离制备方法192

7.2.1 化学或机械剥离方法193

7.2.2 各向异性刻蚀剥离法194

7.2.3 外延剥离法195

7.2.4 SOI释放法195

7.3 超光滑金属薄膜的制备197

7.3.1 化学修饰法198

7.3.2 过渡层诱导法198

7.3.3 模板剥离翻转法200

7.3.4 模板压致形变法201

7.4 薄膜沉积技术制备微纳结构的方法202

7.4.1 常规加工法203

7.4.2 辅助加工法205

7.4.3 特殊加工法210

参考文献215

第8章 自组装加工217

8.1 自组装的分类与特点218

8.1.1 自组装的分类218

8.1.2 自组装的特点219

8.2 自组装的驱动力219

8.2.1 范德瓦耳斯力220

8.2.2 静电相互作用221

8.2.3 疏水作用力221

8.2.4 溶剂化作用力222

8.2.5 氢键224

8.2.6 π-π堆积作用224

8.3 分子自组装单层膜226

8.3.1 硫醇自组装单层膜227

8.3.2 有机硅烷自组装单层膜229

8.3.3 自组装单层膜的图案化231

8.3.4 自组装单层膜在微纳加工中的应用233

8.4 嵌段共聚物自组装234

8.4.1 嵌段共聚物235

8.4.2 基于嵌段共聚物的纳米结构加工237

8.5 有机半导体纳米材料的自组装242

8.5.1 导电聚合物自组装243

8.5.2 小分子有机半导体自组装245

8.6 纳米颗粒自组装248

参考文献252

第9章 微纳加工在电学领域的应用254

9.1 测量电极255

9.1.1 电极的设计256

9.1.2 电极材料的选取256

9.1.3 电极的加工258

9.2 量子特性与器件263

9.3 电导特性与器件265

9.3.1 碳基纳米材料与器件265

9.3.2 无机半导体纳米材料与器件266

9.3.3 有机纳米材料与器件267

9.4 场发射特性与器件268

9.4.1 场致电子发射基础268

9.4.2 宽带隙纳米材料的场发射271

9.5 超导电性与器件273

9.5.1 约瑟夫森结273

9.5.2 一维超导结构274

9.6 传感器与能源器件274

9.7 纳米电路276

参考文献279

第10章 微纳加工在光学领域的应用282

10.1 表面等离激元282

10.1.1 表面等离激元的激发与传播282

10.1.2 表面增强拉曼散射284

10.1.3 表面等离激元波导285

10.1.4 表面等离激元光路元件287

10.1.5 表面等离激元增透289

10.1.6 表面等离激元的调控290

10.2 超材料291

10.2.1 超材料及其原理291

10.2.2 微波波段超材料294

10.2.3 太拉赫兹与红外波段超材料294

10.2.4 近红外与可见光波段超材料296

10.2.5 组合结构及三维立体超材料300

10.2.6 主动、手性等特殊超材料304

10.3 光子晶体306

10.4 发光器件及其他308

10.4.1 荧光特性308

10.4.2 激光器及微纳谐振腔309

10.4.3 其他光学应用311

参考文献313

第11章 微纳加工在磁学领域的应用317

11.1 磁畴与畴壁317

11.1.1 单畴特性317

11.1.2 畴壁动力学321

11.2 磁存储与磁逻辑电路327

11.3 其他磁性纳米结构和器件331

参考文献334

第12章 微纳加工在其他领域的应用336

12.1 纳机电系统中的应用336

12.1.1 碳基纳机电系统336

12.1.2 半导体基纳机电系统337

12.2 纳米生物中的应用339

12.3 热学中的应用342

12.4 纳米仿生中的应用344

12.5 扫描探针技术中的应用346

参考文献348

索引350