21 世紀以來,隨著微納米加工技術的不斷成熟,以硅為主要基礎材料的微機電系統( MEMS) 得到了快速的發展,并且在航空、航天、生物、醫療等領 域都有了一定的應用。同時,為了滿足不同應用的特殊需求,研究人員也在嘗試各種新的材料作 為 MEMS 基礎材料。例如,為了制備柔性可穿戴設備,有研究人員以聚二甲基硅氧烷( PDMS) 等柔性材料作為基礎材料制備可穿戴 MEMS[4 - 6]。再如, 為了滿足在 MEMS 在惡劣環境下工作的需求,約翰? 霍普金斯大學的 Kevin J. Hemker 團隊研發了一種抗拉強度、耐高溫性能都比硅強的鎳鉬鎢合金薄膜,基于該合金材料的 MEMS 有望在高溫、高壓等惡劣條件下工作[7]。因此,隨著 MEMS 應用范圍和領域的不斷擴展,研究和尋找適用于各種不同應用領域的 MEMS 基礎材料正日益受到重視[8 - 9]。
石墨是一種結晶形碳,它的結晶格架為六邊形層狀結構,每一層都是單原子厚度的石墨烯,其不僅 有類似于硅的導電,導熱,耐高溫,抗輻射等特性,而 且具有潤滑性和化學穩定性[10 - 13]。早前,Dien-wiebel 等[14]在真空環境下研究了納米級石墨接觸面的摩擦問題,發現石墨層間摩擦力極低,具有明顯 超潤滑特性。后來,鄭泉水等[15 - 17]發現大氣環境下微米級石墨層間也具有超低摩擦即超滑特性。此外,石墨具有良好的化學穩定性,常溫下能耐酸、耐堿和耐有機溶劑的腐蝕[18 - 19],因此,石墨也有望成為 MEMS 基礎材料的一種選擇。目前,微加工技術是制備 MEMS 的重要方法,如能利用常用的微加工技術對石墨進行微加工工藝研究,并分析在石墨基 上大批量、穩定、可控地制備各種掩模圖案和石墨微 結構的可行性,一定程度上可以推動石墨成為MEMS 基礎材料。故本文利用常用的微納米加工技術對石墨進行微加工工藝研究,并在石墨和石墨表 面大批量、穩定、可控地加工出各種光刻膠掩模圖案 和石墨微結構。
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本文研究薄膜沉積,光刻,刻蝕等常用的微納米加工工藝對石墨進行微加工,并通過微納米加工工藝在石墨上大批量、穩定、可控地制備出各種掩模圖 案和石墨微結構。首先,設計薄膜沉積,光刻和刻蝕 的工藝,同時設計并制作了含有不同形狀,不同大小掩模圖案的掩模版。之后,摸索微加工的工藝參數, 并在高定向熱解石墨表面完成了薄膜沉積,光刻,刻蝕等微加工。最后,對加工后的石墨進行表征。結果表明,利用薄膜沉積技術在石墨表面沉積的薄膜可以滿足后續光刻,刻蝕等工藝的要求。同時,通過光刻技術可以根據設計的掩模板圖案在石墨表面大批量、穩定、可控地加工出不同形狀,不同尺寸的光刻膠掩模圖案,并且具有較好的掩模圖案成像的效果。此外,利用刻蝕技術可在石墨表面加工出形狀較規則,排列整齊且垂直度較高的微結構。故石墨滿足目前常用的微納米加工技術,故一定程度上可以推動石墨成為 MEMS 基礎材料,從而對石墨的應用具有重要意義。
2020-10
的挑戰。 而新興的納米制造技術將突破傳統半導體制造工藝的極限,克服短通道效應、寄生電容、互聯延遲以及功耗過大等問題,使微電子器件向著更小、更快、更冷發展。石墨烯自 2004 年被發現以來一直受到全世界研究者們極大的關注和研究[1-2]。 由于其優異的電學、物理、光學等性質,被譽為… [了解更多]
2020-10
0 引言石墨加工過程中,各類機床利用高速旋轉的刀具對石墨的外形進行加工。 受旋轉刀具與工件材料之間剪切力的影響,工件材料將產生大量帶初速度的石墨粉塵。 但我國石墨加工企業除塵系統相對落后,使得石墨材料在加工過程中產生的高濃度粉塵不能被迅速的處理掉,導致加工車間粉塵濃度嚴重超標,給… [了解更多]
2020-10
1 引言存在易變形、崩碎斷裂和刀具磨損嚴重等問題,加工表面質量難以直接準確測量 。表面粗糙度是衡量零件加工產品質量的核心指標,常見的測量方法有對試樣表面進行光切、樣塊和粗糙度儀等接觸式直接測量法、非接觸式測量法以及納米表面粗糙度分析法[2]。直接測量時存在接觸工件的探針易磨損、誤… [了解更多]
2020-10
0 引 言石墨材料相對于銅材料在加工效率、精密微細零部件加工和自動化生產加工中優勢顯著,石墨電極在模具制造中逐漸取代銅電極被廣泛應用于電火花成形加工(簡稱EDM)。近年來自動化生產以單件、個性化、零件結構復雜、高精度的特征在模具行業逐漸推廣。對精密微細電極的要求也越來越苛刻,提升… [了解更多]
2020-10
石墨電極經錐螺紋相互連接后,才可以進入電冶煉爐里進行使用。 多年實踐證實電爐中的石墨電極斷裂的事故 90%發生在電極連接部位,所以石墨電極質量的重點就是理化指標和機械加工兩項[1]。石墨電極經一系列工序處理后合格的毛坯進入最后一道工序———機械加工,除了簡單的外圓加工外,就是加工… [了解更多]