迈进二十一世纪的集成电路

文章讨论了进入二十一世纪微电子科学技术所面临的诸多问题：超微细加工新技术,高电导率金属和低介电常数介质的互连技术,SiCMOS工艺的限制以及GaAs集成电路的崛起等。     

超声波作用下微细通道内纳米制冷剂沸腾流动特性研究

为研究超声波和纳米颗粒对微细通道流动沸腾压降的影响,采用两步法配置质量分数为0.1%, 0.2%, 0.3%的TiO₂/R141b纳米制冷剂,设计实验系统的绝对压力为152 kPa,施加的超声波功率为50 W,频率为23 kHz,在2 mm×2 mm铝基矩形微细通道中进行流动沸腾实验,分析超声波作用下不同质量分数纳米制冷剂流动特性差异,并结合可视化结果分析纳米颗粒、超声作用对微细通道内工质流动状态的影响.研究结果表明:本实验范围内,在制冷剂R141b中添加TiO₂纳米颗粒和施加超声波可有效减小微细通道流动沸腾压降,低热流密度阶段超声波对低质量分数纳米制冷剂沸腾流动压降的影响更显著.该研究结果可以为超声波强化微通道换热器换热性能优化研究提供新思路.     

单电子晶体管及其集成研究

随微细加工技术的发展,单电子晶体管的研究越来越受到重视。本文介绍了单电子晶体管的工作原理、几种类型的单电子晶体管和它们的集成研究,着重讨论了新型单电子晶体管在超敏感探测、微电子、光电子和量子信息领域中的应用。     

微细光滑管内的气体流动阻力特性

采用短管重现长管中流动状态的方法,测量了内径为１０８．３μｍ的微细管内气体流动的沿程压力分布,并测定了５种内径微细圆管内气体流动的平均阻力特性。结果表明：Ｍａｃｈ数较大时,微细圆管内的压力分布偏离直线分布,管内气体流动的平均Ｆａｎｎｉｎｇ摩擦系－／Ｃｆ与Ｒｅ的剩余只大于不可压流动的理论值１６。微细管内气体流动阻力增加的物理机制为：可压缩性使得流动速度剖面变得饱满,壁面处的速度梯度增加,从而导致流动     

离子束修正光学镜面误差中拼接加工方法研究

由于离子束加工机床工作运动空间的限制, 为了加工大型光学镜面, 本文提出了一种全新光学镜面加工方法——拼接加工方法. 论文首先从理论上分析解决了拼接加工工艺的系列关键技术问题, 如： 面形控制模型、拼接加工驻留时间解算算法、加工定位参数辨识与补偿等. 基于CCOS成形原理, 通过分析拼接加工面形控制机制, 建立了光学镜面拼接加工有限域叠加的非线性面形控制模型; 依据拼接加工有限域非线性问题特征, 提出了基于Bayesian原理的改进型SRL迭代法较好地解决了拼接加工的驻留时间求解问题; 通过分析拼接加工中对刀误差和材料去除率对加工精度和加工面形的影响分析, 提出了一种光学镜面离子束定位误差、去除率等工艺参数辨识算法. 通过上述研究, 首次建立了光学镜面离子束拼接加工基本加工理论、方法和工艺流程. 拼接加工工艺实验表明： 误差补偿后的加工收敛率可达10. 本文提出的理论和方法通过有效地解决拼接加工的关键技术问题使拼接加工与全口径加工一样, 能够实现对镜面的精确修形. 与此同时大大节约了加工系统制造和加工成本.     

塑性加工技术的科学化与中国塑性加工技术的发展

本文总结了塑性加工技术的发展现状,提出了材料塑性加工技术在新的世纪应该以现代科学技术为基础,实现由技术向科学的转变。塑性加工应以固体力学和材料物理为理论基础,宏观与微观相结合,实现理论基础的完善和飞跃。以计算力学和软件科学为工具实现塑性加工过程的虚拟化和可视化;以自动控制理论和计算机技术为工具实现工艺过程的自动化控制;采用新的能源、新的介质和加载方法开发瓣析塑性加工工艺;以汽车、电子电器和航空航天等工业为需求,研究新材料和新产品的塑性加工工艺。     

利用有限Fourier系数算法求解光学制造中误差校正输入数据

光学自由曲面是一类极难制造的异形曲面, 采取计算机控制光学表面成型技术制造时, 元件表面材料去除量由单位去除函数与输入参量(驻留时间)之间的卷积分决定. 求解加工驻留时间, 一般利用低通滤波器或迭代的方法借助于反卷积算法, 但是结果中存在的近似解将会影响加工稳定性. 本研究基于有限Fourier系数算法构建输入参量求解模型, 可以有效提高参量求解精度并保证加工过程的连续稳定. 通过对影响计算机控制光学表面成型工艺参数的仿真分析, 对求解模型实施评价, 实验结果验证这一方法可以指导高精度自由曲面光学元件的超精密制造.     

日本开发出脆硬材料加工新技术

东京工业大学理工学研究科的教授最近开发出在玻璃、硅等脆硬材料上作微细的纵深方向加工的新技术。据《日刊工业新闻》报道 ,脆硬材料容易破裂 ,但在长度不足 1微米的情况下 ,材料表面就会显示出光滑、不易破裂等特性。利用这种特性 ,就可以在纵深方向上作压制加工而保证不使其破裂。学者们首先对进行纵向加工的钻石工具作了进一步加工。他们在工具尖端 6 0微米见方的区域内制做出 342个边长为 1微米的四方突起 ,突起之间设有 1 7微米的离子束(FIB)装置。实验时 ,他们使用这种工具对玻璃和硅的表面在几秒钟内施加 1至 5牛顿的压力 ,结果…     

光学系统的微小化三维集成

本文介绍作者提出的基于晶体光学原理的三维光学系统微小化集技术的进展，着重介绍光折变晶体的微系统单块集成技术，即在一块铌酸锂晶体中空间选择性地生成各种所需的局域全息光学元件或功能元件，讨论所发展的新的非挥发光折变全息的机理、材料、方法和应用，以及实现大规模光交换开关矩阵的可能。     

纳米光刻技术现状与进展

随着纳米加工技术的发展，纳米结构器件必将成为未来集成电路的基础。纳米光刻技术是制作纳米结构的基础，具有重要的应用前景。文章介绍了几种极有潜力的下一代纳米光刻技术，包括极紫外光刻技术、电子束光刻技术、纳米压印光刻技术的新途径、发展现状和关键问题，最后讨论了纳米光刻技术的应用前景。     

基于微小电极的气中电火花加工试验研究

为了解微小尺度电极的气中电火花加工性能,为进一步的气中微细电火花加工的深入研究进行必要的基础研究,本文在自行研制的加工装置上对气中小尺度电极的电火花加工工艺性能进行了研究.首先采用单因素法考察了微小尺度电极的气中电火花加工规律,并进行了正交试验研究,对实验现象进行了分析;最后进行了三维结构的电火花铣削加工试验.实验结果 表明,在一定的试验条件下,气中微小尺度电极电火花加工速度随着脉冲能量的增加而增加.在伺服条件不变的情况下,峰值电流和脉冲宽度是影响气中小尺度电极电火花加工速度及电极损耗的主要因素.实现了微小尺度电极的三维结构的加工,并在硅片上加工出了EDM字样.试验验证了进行气中微小电极电火花的可行性.     

纳米压印加工技术发展综述

纳米技术是一项有望为21世纪人类生活的各个方面带来革命的技术。纳米技术不是在一夜之间产生出来的；它是在业已发展多年的、为我们带来了微芯片和其它微米产品的基础上产生的。任何纳米技术均依赖通过纳米加工技术将物体加工至纳米尺度。许多具有100纳米以下加工能力的技术已被开发出来。纳米压印技术就是其中的一项很有希望的技术；它具有低成本、高产量和高分辨率的特点。本文对纳米压印技术的发展进行了综述，描述了纳米压印的基本原理，然后对近年的新进展进行了介绍，并特别强调了纳米压印的产业化问题。我们希望这篇综述能够引起国内工业界和学术界的关注，并致力于在中国发展纳米压印技术。     

高精度光学元件控时磨削方法研究

高精度、大口径光学元件的需求量与日俱增,传统铣磨-研抛-修形工艺路线因其较低的加工效率面临挑战.为提高光学元件制造效率,使其能快速达到最终修形工序的入口条件,本文将柔性砂带磨削工具引入光学确定性加工.通过研究光学元件控时磨削材料去除机理,提出一种新的材料去除方法,通过控制关键加工参数,成功获得了高效可控的去除函数.根据理论分析搭建了光学元件控时磨削样机,在一块200 mm×200 mm的平面微晶玻璃上进行控时磨削实验.结果表明面形误差由2.31μm PV、0.38μm RMS收敛至1.76μm PV、0.27μm RMS,过程用时仅53 min,效率为同尺寸磁流变抛光轮的10倍以上.控时磨削在修形同时可将微晶玻璃的毛面迅速抛亮,满足波面干涉测量要求.结果验证了光学元件高效控时磨削方法误差收敛的可行性,有望大幅缩短最终修形工艺前的研磨抛光加工周期.     

3D打印技术的发展及其软件实现

随着3D打印技术的不断发展,其已经超越传统单材均质加工技术的限制,成为可实现多材料、功能梯度材料、多色及真彩色表面纹理贴图制件的直接制造;可跨越多个尺度(从微观结构到零件级的宏观结构)直接制造;并与传统加工工艺结合,可实现多种兼顾精度和形状复杂度的新型加工方法.本文叙述了国内外上述技术的研究发展概况,并论述了传统建模技术、3D打印数据交换格式、数据处理软件架构等方面应对3D打印技术最新发展和挑战的对策.     

全固态激光及非线性光学频率变换技术

在众多的激光器件中,由半导体激光器泵浦的固体激光器（LDPSSL,简称全固态激光器）由于其转换效率高、光束质量好、工作稳定可靠,体积小、重量轻、寿命长,工作介质覆盖的波段广及运转方式多样,再加上与非线性光学频率变换技术相结合,可实现多种波长的动转,致使这类激光器具有逐步取代气体,游人本及传统固激光器的可能性,因此这类器件已经成为当前激光技术发展的主要方向,本文综述了全国态激光及非线性光学频率变换技术的发展及在激光与光电子领域中的地位与作用,概述了它们的基本理论,特点及关键技术,展示了其广阔的应用前景。     

难加工材料场辅助超精密加工研究

场辅助超精密加工(field-assisted ultra-precision machining, FAUM)是一种先进的制造技术.基于传统的超精密加工技术,通过引入激光、超声振动和磁场等能场进行创新,实现了难加工材料纳米级甚至亚纳米级高精度制造.本文具体阐述了场辅助技术在切削、磨削和铣削等超精密制造领域应用的研究.通过分析加工表面质量、加工效率、切削力和刀具磨损等实验结果,与传统超精密加工技术对比,场辅助超精密制造技术具有明显优势.总结FAUM目前存在的不足及未来面临的挑战,为进一步发展多能场复合辅助超精密制造技术奠定基础.     

绿色气相防锈材料的研究与展望

本文对气相缓蚀剂的原理和发展进程作了系统性阐述.概括了气相缓蚀剂缓蚀机理和分子结构方面的研究现状,并对气相防锈材料的加工成型和应用技术进行了归纳总结,展望了该技术领域内气相缓蚀剂技术的研究方向.     

科技全球化的进展研究

本文从技术转移和技术贸易的全球化发展、产业研究与开发的全球化发展和信息技术与通讯技术的全球化发展三个方向,论述了科技全球化发展的进程;并且分析了研究与开发的全球化效应和各国政府的政策取向。     

基于半导体量子点的单光子源:原理、实现和前景

确定性和高度不可分辨的单光子源是实现线性光学量子计算和固态量子网络的重要前提条件.半导体自组装量子点,具有良好的稳定性,易于集成于高品质因子的纳米微腔中,可获得超高亮度的单光子源.同时量子点可以作为光子—自旋比特的接口,可扩展的量子网络的结点.近年来共振激发技术的发展以及微腔加工技术的进步大大地提高了半导体量子点单光子源的品质,而成熟的半导体技术为这种单光子源的实用化奠定了基础.本文首先介绍单光子源的产生原理、性质以及在量子信息量子计算等领域的应用,然后介绍基于半导体量子点单光子源的技术发展和微腔量子点的进展.最后,讨论量子点单光子源未来的发展趋势.     

功率半导体器件与功率集成技术的发展现状及展望

功率半导体技术是半导体领域的重要研究内容之一,主要应用于现代电子系统的功率处理单元,是当今消费类电子、工业控制和国防装备等领域中的关键技术之一.本文概要介绍了功率半导体器件与集成技术的特点和应用范围,阐述了功率半导体器件与集成技术的发展现状和趋势,给出了未来技术发展路线图,最后梳理了未来技术发展的若干问题.