低損傷摩擦誘導納米加工的原理及套用研究

《低損傷摩擦誘導納米加工的原理及套用研究》是依託西南交通大學，由錢林茂擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：低損傷摩擦誘導納米加工的原理及套用研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：錢林茂
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

納米製造是支撐納米科技走向套用的基礎。隨著人們對高端納米器件需求的不斷增長，傳統的納米加工技術開始面臨高解析度、低成本、高效率等挑戰，亟需研究提出工藝簡單的納米加工新原理和新方法。本項目擬在前期摩擦誘導構造納米凸結構的研究基礎上，系統開展低損傷摩擦誘導納米加工的原理和套用研究。在闡明各種實驗條件、環境氣氛、對磨副材料以及表面特性等對低損傷摩擦誘導納米加工影響規律的基礎之上，採用實驗分析的方法深入揭示化學刻蝕和摩擦化學等因素對單晶矽等材料低損傷摩擦誘導納米加工的作用機制，進而結合在其它材料表面加工的可行性探討，提出低損傷摩擦誘導納米加工的新原理和新方法。相關研究符合國家高新科技發展的重大戰略需求，其成果不僅可以豐富納米製造的基礎理論，而且也有助於推動我國微/納器件實用化的發展進程。

結題摘要

傳統的納米加工技術面臨高解析度、低成本、高效率等挑戰，亟需研究提出工藝簡單的納米加工新原理和新方法。本項目在前期摩擦誘導構造納米凸結構的研究基礎上，系統開展低損傷摩擦誘導納米加工的原理和套用研究。主要研究進展包括： （1）揭示出HF溶液對刻劃損傷Si3N4掩膜的選擇性刻蝕機理，提出了單晶矽表面基於Si3N4掩膜的摩擦誘導選擇性刻蝕納米加工方法。與傳統的摩擦誘導納米加工方法相比，該方法所加工的結構具有更低的損傷、更深的深度。採用該方法可方便地在單晶矽表面構築出具有較強疏水性的納米織構。 （2）根據單晶矽的摩擦化學去除機理，提出了單晶矽表面無掩膜的摩擦化學誘導直寫式和基於SiOx掩膜的摩擦化學誘導選擇性刻蝕兩種新型的納米加工方法。高分辨的TEM觀測表明，無論是二氧化矽針尖誘導的摩擦化學去除過程，還是KOH溶液的濕法刻蝕過程，均不導致加工結構次表層的晶格損傷。 （3）提出了砷化鎵表面低損傷的摩擦誘導選擇性刻蝕微納加工新方法。該方法無需任何模板，直接通過摩擦刻劃和H2SO4溶液選擇性刻蝕即可在砷化鎵表面實現低損傷納米結構的加工。研究表明摩擦誘導刻劃導致的晶格稠密化是引起選擇性刻蝕的主要原因。所提出的低損傷摩擦誘導納米加工方法具有低成本、高分辨、低損傷等優勢，在微納器件和功能化表面的製造領域具有廣闊的套用前景。在本項目的資助下，發表學術論文3篇，其中SCI檢索2篇，EI檢索1篇；申請國家發明專利3項；作國際會議邀請報告1次，國內會議邀請報告2次；應邀赴台灣中正大學訪問1次，境外專家來訪2批次。培養畢業博士1人，碩士2人。