21 世纪以来 ,随着微纳米加工技术的不断成熟 ,以硅为主要基础材料的微机电系统( MEMS) 得到了快速的发展 ,并且在航空、航天、生物、医疗等领 域都有了一定的应用 。同时 ,为了满足不同应用的特殊需求 ,研究人员也在尝试各种新的材料作 为 MEMS 基础材料 。例如 ,为了制备柔性可穿戴设备 ,有研究人员以聚二甲基硅氧烷( PDMS) 等柔性材料作为基础材料制备可穿戴 MEMS[4 - 6] 。再如 , 为了满足在 MEMS 在恶劣j9九游会平台下工作的需求 ,约翰• 霍普金斯大学的 Kevin J. Hemker 团队研发了一种抗拉强度、耐高温性能都比硅强的镍钼钨合金薄膜 ,基于该合金材料的 MEMS 有望在高温、高压等恶劣条件下工作[7] 。因此 ,随着 MEMS 应用范围和领域的不断扩展 ,研究和寻找适用于各种不同应用领域的 MEMS 基础材料正日益受到重视[8 - 9] 。
石墨是一种结晶形碳 ,它的结晶格架为六边形层状结构 ,每一层都是单原子厚度的石墨烯 ,其不仅 有类似于硅的导电 ,导热 ,耐高温 ,抗辐射等特性 ,而 且具有润滑性和化学稳定性[10 - 13] 。早前 ,Dien-wiebel 等[14]在真空j9九游会平台下研究了纳米级石墨接触面的摩擦问题 ,发现石墨层间摩擦力极低 ,具有明显 超润滑特性 。后来 ,郑泉水等[15 - 17]发现大气j9九游会平台下微米级石墨层间也具有超低摩擦即超滑特性 。此外 ,石墨具有良好的化学稳定性 ,常温下能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀[18 - 19] ,因此 ,石墨也有望成为 MEMS 基础材料的一种选择 。目前 ,微加工技术是制备 MEMS 的重要方法 ,如能利用常用的微加工技术对石墨进行微加工工艺研究 ,并分析在石墨基 上大批量、稳定、可控地制备各种掩模图案和石墨微 结构的可行性 ,一定程度上可以推动石墨成为MEMS 基础材料 。故本文利用常用的微纳米加工技术对石墨进行微加工工艺研究 ,并在石墨和石墨表 面大批量、稳定、可控地加工出各种光刻胶掩模图案 和石墨微结构 。
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本文研究薄膜沉积 ,光刻 ,刻蚀等常用的微纳米加工工艺对石墨进行微加工 ,并通过微纳米加工工艺在石墨上大批量、稳定、可控地制备出各种掩模图 案和石墨微结构 。首先 ,设计薄膜沉积 ,光刻和刻蚀 的工艺 ,同时设计并制作了含有不同形状 ,不同大小掩模图案的掩模版 。之后 ,摸索微加工的工艺参数 , 并在高定向热解石墨表面完成了薄膜沉积 ,光刻 ,刻蚀等微加工 。最后 ,对加工后的石墨进行表征 。结果表明 ,利用薄膜沉积技术在石墨表面沉积的薄膜可以满足后续光刻 ,刻蚀等工艺的要求 。同时 ,通过光刻技术可以根据设计的掩模板图案在石墨表面大批量、稳定、可控地加工出不同形状 ,不同尺寸的光刻胶掩模图案 ,并且具有较好的掩模图案成像的效果 。此外 ,利用刻蚀技术可在石墨表面加工出形状较规则 ,排列整齐且垂直度较高的微结构 。故石墨满足目前常用的微纳米加工技术 ,故一定程度上可以推动石墨成为 MEMS 基础材料 ,从而对石墨的应用具有重要意义 。
2020-10
的挑战 。 而新兴的纳米制造技术将突破传统半导体制造工艺的极限 ,克服短通道效应、寄生电容、互联延迟以及功耗过大等问题 ,使微电子器件向着更小、更快、更冷发展 。石墨烯自 2004 年被发现以来一直受到全世界研究者们极大的关注和研究[1-2] 。 由于其优异的电学、物理、光学等性质 ,被誉为… [了解更多]
2020-10
0 引言石墨加工过程中 ,各类机床利用高速旋转的刀具对石墨的外形进行加工 。 受旋转刀具与工件材料之间剪切力的影响 ,工件材料将产生大量带初速度的石墨粉尘 。 但我国石墨加工企业除尘系统相对落后 ,使得石墨材料在加工过程中产生的高浓度粉尘不能被迅速的处理掉 ,导致加工车间粉尘浓度严重超标 ,给… [了解更多]
2020-10
1 引言存在易变形、崩碎断裂和刀具磨损严重等问题 ,加工表面质量难以直接准确测量 。表面粗糙度是衡量零件加工产品质量的核心指标 ,常见的测量方法有对试样表面进行光切、样块和粗糙度仪等接触式直接测量法、非接触式测量法以及纳米表面粗糙度分析法[2] 。直接测量时存在接触工件的探针易磨损、误… [了解更多]
2020-10
0 引 言石墨材料相对于铜材料在加工效率、精密微细零部件加工和自动化生产加工中优势显著 ,石墨电极在模具制造中逐渐取代铜电极被广泛应用于电火花成形加工(简称EDM) 。近年来自动化生产以单件、个性化、零件结构复杂、高精度的特征在模具行业逐渐推广 。对精密微细电极的要求也越来越苛刻 ,提升… [了解更多]
2020-10
石墨电极经锥螺纹相互连接后 ,才可以进入电冶炼炉里进行使用 。 多年实践证实电炉中的石墨电极断裂的事故 90%发生在电极连接部位 ,所以石墨电极质量的重点就是理化指标和机械加工两项[1] 。石墨电极经一系列工序处理后合格的毛坯进入最后一道工序———机械加工 ,除了简单的外圆加工外 ,就是加工… [了解更多]