基于聚焦离子束铣削的复杂微纳结构制备

聚焦离子束铣削是一种灵活且高精度的微加工方法,探索通过聚焦离子来铣削进行复杂微纳米结构的加工过程．通过聚焦离子束铣削加工,利用灰度值精确控制离子柬加工时间,实现闪耀光栅以及正弦结构等复杂微纳结构的加工过程同时,利用聚焦离子束对原子力显微镜纳米管探针的长度进行高精度调控,其长度控制精度可以小于50nm．聚焦离子柬铣削技术为制备在各种科学工程领域应用的多种复杂微结构提供了有效途径．     

基于聚焦离子束的纳米加工技术及进展

随着纳米科技的不断发展,核心功能器件的纳米制造作为相关设计与应用研究的桥梁和基础,其研究价值的重要性日益凸显。聚焦离子束（Focused ion beam,FIB）加工是面向纳米尺度制造的一项重要技术。在概述FIB工作原理的同时,介绍FIB纳米加工方法与关键工艺的发展状况,就溅射产额、再沉积和FIB纳米直写方法等展开讨论。并介绍FIB纳米加工技术在纳米功能器件制造和基础研究等领域的典型应用。对其未来的发展从装备和机理研究的角度进行了展望。     

0.2μm聚焦离子束系统中电源稳定度的研究

为了在所研制的二级透镜聚焦离子束系统中获得直径小于０．２μｍ的稳定束斑，并进行亚微米微细加工，分析了影响束斑大小及稳定性的因素，并着重从像差、散焦和漂移的角度，利用理论分析和模拟计算，研究了决定系统光学性能的离子源、离子引出极、预聚焦极、聚焦极所用高压电源及电对中、消像散透镜、偏转器所用低压电源的稳定度对离子束径的影响，得到了束直径小于０．２μｍ时电源必须达到的稳定度，即高压电源的纹波系数１×１０－４～１×１０－５，低压电源的纹波系数６×１０－４～１×１０－４。     

天然单晶金刚石刀具的磨损

对金刚石刀具的磨损和晶向选择问题进行了试验观察和理论分析。结果表明：金刚石石刀具的磨损形态主要有前刀面月牙注磨损、后刀面边界沟槽磨损、刀刃附近的光滑磨损带及刀刃处的微小劈裂磨损。     

超精密加工中的微位移技术

微位移技术是实现超精密加工的重要途径，据此介绍了微位移的实现方法，并对压电陶瓷微位移机构系统作了进一步的介绍，阐述了系统的组成、工作原理、结构及特点．最后进行了采用MCS-51系列单片机控制的压电陶瓷微位移机构闭环控制系统来提高工件的面形精度的实验．结果表明，工件的面形精度提高了50％以上．     

基于微纳米摩擦学的超精密加工技术研究进展

回顾了超精密加工机理研究的几种主要方法，重点介绍了结合微观摩擦磨损和分子动力学模拟的微纳米加工材料去除机理的研究现状。在此基础上，简单讨论了微摩擦磨损与微纳米切削加工的关系，试图说明当切削深度小到接近于刀具的刃口半径时，微纳米切削加工中刀具与工件的作用过程近似于滑动摩擦作用过程，基于微摩擦学的微纳米加工机理的研究是合适的、有意义的。     

聚焦离子束系统的研制

研制了一台具有二级透镜的聚焦离子束（ＦＩＢ）装置。它利用液态金属离子源：镓和金硅合金。离子束束斑在０．３μｍ左右，最小束斑达０．２１μｍ。能稳定、长时间地运行。文中论述了该系统的总体结构，对聚焦离子束系统的核心部件离子光学系统及辅助系统的参数选择、以及它们的结构特点作了详细的讨论，最后给出了系统的实验结果。并用离子束进行刻蚀工艺的研究，给出了ＦＩＢ在镀了一层金膜的硅样品进行刻蚀的电子扫描显微镜照的图象。     

镓聚焦离子束研磨Cu薄膜的模拟

利用TRIM模拟中的蒙特卡罗方法计算了镓（Gallium）离子在Cu薄膜上的溅射产额。分析溅射产额对镓离子的数量、入射离子的能量和离子入射角度的依赖关系。     

二级透镜聚焦离子束系统及其对中方法

介绍了一台使用液态金属离子源的二级透镜亚微米聚焦离子束系统。系统使用了可以微动的针尖以及电可调现场可变束径束流技术，在加速电压为１５ｋｅＶ，束流为３０ｐＡ时，束径可达到１００ｎｍ。在系统设计时，提出了逐级可测性原则，并在设计结构时同时设计一套科学的调整方案，使二级透镜系统的对中调整更加迅速可靠。探讨了一种新的对中判断方法，称为漂移法，就是在保证光阑孔和透镜光轴合轴很好的情况下，聚焦电压偏移一定量时像点位置的漂移最小时物点离轴最近。漂移法比常用的束径最小法更加灵敏、可靠。     

聚焦离子束系统——基础与应用

聚焦离子束系统对于理解和掌握纳米级的材料结构来说是一个非常重要的工具。将这个系统和电子束结合起来组成一个双束系统，这个独立体系可以用来成像、分析以及作为样本修改工具。本书讲述了聚焦离子束系统的原理、性能、挑战与应用，全面覆盖了离子束技术的最新发展成果，包括双束系统。     

聚焦离子束加工微锥形结构的制造误差分析

聚焦离子束(FIB)纳米制造技术已经成为微纳米尺度功能器件加工的一种重要方法,利用聚焦离子束直写加工可实现复杂二维微纳结构的高精度制造.然而由于离子溅射产额随入射角度非线性变化规律、再沉积现象及离子束能量分布特性的综合影响,FIB在三维结构加工中会存在复杂形貌误差.针对FIB加工凹面中存在的典型平底现象这一形貌误差进行了分析和实验研究,通过仿真分析和FIB加工直径4,μm锥形凹坑结构的实验验证,阐明了聚焦离子束高斯能量分布特性与溅射产额规律耦合是产生平底现象的主要原因,为FIB三维结构加工的误差的修正提供了重要的基础和依据.     

聚焦离子束无掩膜注入单晶硅离子浓度浓度分布的研究

随着聚焦离子束(focused ion beam, FIB)无掩膜微细加工能力的迅速发展,结合精确定位能力,FIB已成为新型且出色的纳米制造工具.对FIB无掩膜注入单晶硅衬底的注入效果与离子束流、注入剂量的关系进行研究发现,以固定能量注入的离子,当注入剂量恒定,离子浓度随深度的分布与离子束流大小无关;当离子束流恒定,注入离子的表面浓度随注入剂量的增加而增加,但是由于FIB注入的同时会刻蚀材料表面,注入剂量达到饱和值后,会造成材料一定程度的减薄.     

聚焦离子束无掩膜注入单晶硅离子浓度深度分布的研究

随着聚焦离子束(focusedion beam,FIB)无掩膜微细加工能力的迅速发展,结合精确定位能力,FIB已成为新型且出色的纳米制造工具.对FIB无掩膜注入单晶硅衬底的注入效果与离子束流、注入剂量的关系进行研究发现,以固定能量注入的离子,当注入剂量恒定,离子浓度随深度的分布与离子束流大小无关;当离子束流恒定,注入离子的表面浓度随注入剂量的增加而增加,但是由于FIB注入的同时会刻蚀材料表面,注入剂量达到饱和值后,会造成材料一定程度的减薄.     

液态金属离子源与聚焦离子束的研制进展

为了适应大规模集成器件制作工艺发展的需要，开展了液态金属离子源（ＬＭＩＳ）和聚 焦离子束（ＮＢ）的研究。研制成针型、同轴针型与毛细管型的镓与金ＬＭＩＳ，Ａｕ－Ｓｉ、Ａｕ－ Ｓｉ－Ｂｅ与 Ｐｄ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｂｅ－Ｂ三种共晶合金型 ＬＭＩＳ：研究了带有控制栅极的 ＬＭＩＳ的控 制性能；编制了计算聚焦离子枪所需的程序；制成三种型式的聚焦离子枪并获得０．１μｍ 直径的聚焦离子束；制成扫描离子显微镜（ＳＩＭ）；初步开展了刻蚀试验。     

微光学阵列元件离子束刻蚀制作的分析与讨论

阐述了利用离子束刻蚀技术制作微光学阵列元件的工艺条件．研究和实验结果表明,通过光刻热熔法制作的光致抗蚀剂掩模图形经具有不同能量的离子束刻蚀后可以有效地实现向衬底材料上所作的选择性转移,所作的理论分析结果为非球面微光学阵列元件的制作提供了一条可行的技术途径．     

用聚焦离子束气体辅助刻蚀在 LiNbO3上制备亚微米圆孔点阵

使用聚焦粒子束(FIB) 在LiNbO₃上刻蚀用于光子晶体的亚微米圆孔二维点阵, 研究了刻蚀束流、刻蚀时间和填充率等刻蚀参数对刻蚀结果造成的影响。为获得更好的刻蚀效果, 还采用了FIB的气体辅助刻蚀方法(gas-assisted etching , GAE) 。研究发现,与直接刻蚀结果相比,GAE 减小了反沉积效应, 得到了更好的孔形。禁带模拟计算表明, 与常规FIB 刻蚀出的锥形圆孔相比, 使用XeF₂气体辅助刻蚀得到的这种侧壁更陡直的圆孔阵列构成的光子晶体禁带更趋近于理想光子晶体的禁带。     

微镜面的自组装制作技术

对最近发展的应力驱动的微结构的自组装技术进行了介绍,利用这种技术可以很方便地把许多微型器件在同一衬底上进行组装,在微光机电系统中有很广阔的应用前景．以制作GaAs微镜面为例,采用有限元分析软件ANSYS对自组装过程进行了模拟．通过模拟得到了优化的样品结构与器件尺寸,并且发现添加合适厚度的应变补偿层对获得平整的镜面非常重要．     

氩离子束刻蚀制作大面阵微透镜阵列

对制作大面阵微透镜阵列的氩离子束刻蚀技术进行了讨论和分析．实验结果表明,衬底材料不同时,制作表面形貌良好并具有预定参数指标要求的微透镜阵列的工艺条件有明显的差异,给出了在几种衬底材料上刻蚀制作面阵微透镜阵列的离子束刻蚀速率与离子束能量之间相互关系的实测结果．