微细加工与微纳加工技术及应用电子书

内容提要

前言

第1章绪论

1.1 先进制造技术发展趋势

1.2 微制造

1.3 微切削

1.4 纳米材料、纳米技术

1.5 微纳米加工技术

1.5.1 微纳米加工技术的基本过程

1.5.2 微纳米加工成像工艺类型

第2章微切削加工技术

2.1 微切削加工技术概论

2.2 微切削力学

2.2.1 尺寸效应

2.2.2 切屑形成与最小切削厚度

2.2.3 比切削能与微切削力

2.2.4 表面生成和毛刺生成

2.3 微型刀具设计与制造

2.3.1 微型刀具尺寸与加工尺度

2.3.2 实柄微刀具的制造方法

2.3.3 涂层与实柄涂层微刀具

2.3.4 金刚石微切削刀具

2.3.5 微切削刀具的磨损

2.4 金刚石车削与微车削

2.4.1 超精密金刚石车削

2.4.2 金刚石车削加工微结构

2.4.3 微车削

2.4.4 微车削中的尺寸效应

2.5 微铣削加工技术

2.5.1 微铣削加工系统构成

2.5.2 微铣削机床

2.5.3 微铣刀

2.5.4 工艺条件

2.5.5 工件材料

2.6 微铣削中的力学

2.6.1 微尺度切削中的尺寸效应

2.6.2 最小切削厚度

2.6.3 工件材料微观结构的影响

2.6.4 微铣削技术面临的问题

2.7 微细钻削技术

2.7.1 微细钻头

2.7.2 微孔加工机床

2.7.3 微孔钻削工艺

2.7.4 微孔钻削实例

2.7.5 微孔钻削中颤振研究简介

2.8 微磨削技术

2.8.1 微（超精）磨削加工过程

2.8.2 金刚石微粉超硬砂轮超精密磨削

2.8.3 复合结合剂（黏结剂）金刚石微粉砂轮超精密磨削

2.8.4 微磨削加工脆性材料的去除机理

2.8.5 工件材料与金刚石磨粒之间的相互作用

2.8.6 微磨削的加工方法

2.8.7 在线电解修锐法（ELID）

2.8.8 微磨削加工实例

第3章微细电加工技术

3.1 电火花加工机理及特点

3.2 微细电极的在线制作与检测

3.3 电火花微铣削加工技术

3.3.1 电火花微铣削加工技术的特点

3.3.2 基于分层制造原理的电火花微铣削加工技术

第4章激光的微纳米加工技术

4.1 激光的基本原理

4.1.1 单色光束的产生

4.1.2 受激发射

4.1.3 二极管激光器

4.1.4 准分子激光器

4.1.5 钛：蓝宝石激光器

4.2 光束特性

4.3 激光光学

4.3.1 光学品质

4.3.2 激光加工原理

4.4 激光微米加工

4.4.1 纳秒脉冲微米加工

4.4.2 保护气体

4.4.3 表面熔化阶段划分

4.4.4 纳秒脉冲微米微加工的效果

4.4.5 皮秒脉冲微米加工

4.5 激光纳米加工技术

第5章面向MEMS与NEMS应用的金刚石CVD技术

5.1 CVD工艺原理与发展

5.2 金刚石CVD工艺类型

5.3 衬底

5.3.1 衬底材料的选择

5.3.2 衬底预处理

5.3.3 对钼/硅衬底的预处理

5.3.4 对硬质合金衬底的预处理

5.4 改进的热灯丝CVD工艺

5.4.1 热灯丝组件的改进

5.4.2 工艺条件

5.5 金刚石的成核与生长

5.5.1 成核阶段

5.5.2 同质外延生长

5.5.3 异质外延生长

5.5.4 偏压增强型成核（BEN）

5.5.5 温度的影响

5.6 金刚石在三维衬底上的沉积

5.6.1 在金属（钼）丝上金刚石沉积

5.6.2 在WC-Co（硬质合金）微型钻头上的沉积

5.6.3 在WC-Co牙钻上的金刚石沉积

第6章纳米机械加工原理、方法与实现

6.1 纳米机械加工概念及类型

6.2 纳米机械加工理论基础

6.2.1 切削力和切削能量

6.2.2 切削温度

6.2.3 切屑形成和表面生成

6.2.4 最小未变形切屑厚度

6.2.5 临界切削刃半径

6.2.6 工件材料特性

6.3 纳米机械加工的实现及应用前景

6.3.1 超精密机床

6.3.2 切削刀具

6.3.3 切削参数变化对加工表面质量的影响

6.3.4 实用化纳米尺度加工

6.4 超精密的砂带磨削方式

6.4.1 超精密砂带磨削方式

6.4.2 超声波砂带磨削运动与机理

6.4.3 砂带磨削的应用

第7章微纳米加工光刻技术

7.1 光学曝光技术

7.1.1 光学曝光方式与原理

7.1.2 光刻胶的特性

7.1.3 正型光刻胶与负型光刻胶

7.1.4 化学放大胶与特殊光刻胶

7.1.5 光学掩膜的设计与制作

7.2 短波长曝光技术

7.2.1 深紫外曝光技术

7.2.2 极紫外曝光技术

7.2.3 X射线的曝光技术

7.3 大数值孔径与浸没式曝光技术

7.4 厚胶曝光技术

7.4.1 酚醛清漆光刻胶

7.4.2 SU-8光刻胶

7.5 LIGA（光刻、电镀、注塑复制）技术

7.5.1 用于LIGA的X射线光源

7.5.2 X射线LIGA掩膜

7.5.3 用于X射线LIGA的厚胶及其工艺

7.5.4 影响X射线的LIGA图形精度的因素

7.6 电子束曝光技术

7.6.1 电子束曝光系统

7.6.2 电子束曝光图形设计与数据格式

7.6.3 电子束曝光的邻近效应及其校正

7.6.4 电子束抗蚀剂及其工艺

7.6.5 电子束曝光的极限分辨率

7.7 聚焦离子束加工技术

7.7.1 聚焦离子束系统

7.7.2 聚焦离子束加工原理

7.7.3 聚焦离子束加工技术应用

7.7.4 聚焦离子束曝光系统

7.7.5 离子束投影曝光技术

7.7.6 聚焦离子束注入系统

7.8 扫描探针加工技术

7.8.1 扫描探针显微镜原理

7.8.2 抗蚀剂曝光加工

7.8.3 局部氧化加工

7.8.4 添加式纳米加工

7.8.5 抽减式纳米加工

7.8.6 高产出率扫描探针加工

7.9 复制技术

7.9.1 热压纳米压印技术

7.9.2 室温纳米压印技术

7.9.3 紫外固化纳米压印技术

7.9.4 纳米转印技术

7.9.5 软光刻技术

7.9.6 大面积连续压印技术

7.9.7 塑料微成型技术

第8章沉积法图形转移技术

8.1 溶脱剥离法

8.2 电镀法

8.3 嵌入法

8.4 模板法

8.5 喷墨打印法

8.6 掠角沉积法

第9章刻蚀法图形转移技术

9.1 化学湿法腐蚀图形转移技术

9.1.1 硅的各向异性腐蚀

9.1.2 硅的金属辅助化学腐蚀

9.1.3 硅的各向同性腐蚀

9.1.4 二氧化硅（SiO2）的各向同性腐蚀

9.2 干法刻蚀图形转移技术

9.2.1 反应离子刻蚀

9.2.2 反应离子刻蚀的工艺参数

9.3 反应离子深刻蚀

9.3.1 电感耦合等离子体刻蚀系统

9.3.2 Bosch工艺

9.3.3 反应离子深刻蚀中存在的问题

9.4 等离子刻蚀

9.5 离子溅射刻蚀

9.6 反应气体刻蚀

9.7 其他物理刻蚀技术

第10章薄膜沉积技术

10.1 物理气相沉积法

10.1.1 真空蒸发沉积方法

10.1.2 溅射沉积法

10.2 化学气相沉积方法

10.3 原子沉积方法

10.3.1 ALD沉积原理

10.3.2 ALD沉积方法的优势

10.3.3 ALD加工纳米结构

10.4 纳米薄膜表面剥离制备方法

10.4.1 化学和机械剥离方法

10.4.2 各向异性刻蚀剥离方法

10.4.3 外延剥离法

10.4.4 SOI释放法

10.5 超光滑金属薄膜的制备

10.5.1 化学修饰法

10.5.2 过渡层诱导法

10.5.3 模板剥离翻转法

10.5.4 模板压致形变法

10.6 薄膜沉积技术制备微纳结构的方法

10.6.1 常规加工法

10.6.2 辅助加工法

10.6.3 特殊加工法

第11章自组装纳米加工技术

11.1 自组装概念、分类以及特点

11.1.1 自组装的概念

11.1.2 自组装的分类与特点

11.2 自组装过程

11.2.1 分子自组装

11.2.2 纳米粒子自组装

11.3 可控自组装

11.4 天然与人工合成纳米单体

11.4.1 DNA分子链

11.4.2 碳纳米管

11.4.3 纳米材料印刷技术

11.5 嵌段共聚物

11.5.1 微观相分离

11.5.2 可控制微观相分离

11.5.3 嵌段共聚物的应用

11.6 多孔氧化铝

第12章微纳米加工技术的应用

12.1 超大规模集成电路技术

12.2 纳米电子技术

12.3 微机电系统技术

12.4 微纳加工制作传感器与磁存储器件

12.4.1 传感器

12.4.2 磁存储器件

12.5 生物芯片技术

12.6 纳米技术

12.7 碳纳米管（CNTs）

12.7.1 碳纳米管的结构

12.7.2 碳纳米管的表征

12.7.3 碳纳米管的制备方法

12.7.4 碳纳米管的性能

12.7.5 碳纳米管的应用

12.8 手性半导体纳米材料及其应用

12.8.1 概述

12.8.2 手性半导体纳米材料的潜在应用

参考文献