打印有序納米結(jié)構(gòu)和自組裝(2)(編輯修改稿)
2025-05-28 03:29 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制造 單個(gè)內(nèi)核 ：內(nèi)核級(jí)別。從晶圓上切割下來(lái)的單個(gè)內(nèi)核， 封裝：襯底 (基片 )、內(nèi)核、散熱片堆疊在一起，就形成了我們看到的處理器的樣子。襯底 (綠色 )相當(dāng)于一個(gè)底座，并為處理器內(nèi)核提供電氣與機(jī)械界面，便于與 PC系統(tǒng)的其它部分交互。散熱片 (銀色 )就是負(fù)責(zé)內(nèi)核散熱。 納米壓印技術(shù) 納米壓印技術(shù)（ NIL） 納米壓印技術(shù) ?納米壓印光刻技術(shù)始于 Chou教授主持的普林斯頓大學(xué)的納米結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室 ?它是通過(guò)將具有納米圖案的模板以機(jī)械力（高溫、高壓）壓在涂有高分子材料的硅基板上，是等比例壓印復(fù)制納米圖案 ?其加工分辨率只與模板圖案尺寸有關(guān)，不受光學(xué)光刻的最短曝光波長(zhǎng)的限制 ?這種光刻方法具有成本低、效率高的特點(diǎn)，有望成為下一代電子和光電子產(chǎn)業(yè)的基本技術(shù) 納米壓印技術(shù) ?納米壓印技術(shù)主要有 3種： (1) 熱壓印技術(shù)（ HEL） (2) 紫外壓?。?UVNIL） (3) 微接觸印刷（ μCP） 熱壓印技術(shù)（ HEL） ?熱壓印技術(shù)是在微納米尺度獲得并進(jìn)行復(fù)制結(jié)構(gòu)的一種低成本而快速的方法，其工藝如下： 熱壓印技術(shù)的工藝流程 ?熱壓印過(guò)程須在 1Pa的真空下進(jìn)行，以避免由于空氣氣泡的存在造成壓印圖案畸變 ?熱壓印印章選用 SiC材料制造，是因?yàn)?SiC材料硬度大、化學(xué)穩(wěn)定性好 熱壓印技術(shù)（ HEL）實(shí)例 圖中左圖為硅印章，中圖為在硅圓片上的納米圖案，右圖為線寬為 200nm的條線圖案 熱壓印技術(shù)實(shí)例 納米壓印技術(shù)實(shí)例 紫外壓印實(shí)例 ?上圖展示的紫外壓印得到的直徑為 50nm的平行柱狀陣列、納米片陣列和 60176。 角兩次交叉壓印的金剛石狀陣列 微接觸印刷 ?是用彈性模板結(jié)合自組裝單分子層技術(shù)在基片上印刷圖形的技術(shù) ?是一種形成高質(zhì)量微結(jié)構(gòu)的低成本方法，可直接用于大面積的簡(jiǎn)單圖案的制作 ?適用于微米至納米級(jí)圖形的制作，最小分辨率可達(dá) 35nm ?在微制造，生物傳感器、表面性質(zhì)研究方面有重要應(yīng)用 上述三種納米壓印技術(shù)（ NIL）的特點(diǎn) ?NIL技術(shù)除具有操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)外，還具有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn) ?就是采用層層壓印的方式獲得三維有序納米結(jié)構(gòu) 圖 514 多層壓印技術(shù)及其實(shí)例 自組裝技術(shù) 自組裝技術(shù) ?自組裝是自然界普遍存在的現(xiàn)象，生物的細(xì)胞、動(dòng)物的骨骼、貝殼、珍珠、天然礦物沸石等，皆是大自然自組裝的具有納米結(jié)構(gòu)的材料 圖 517 浮游生物體內(nèi)有序的石灰質(zhì)結(jié)構(gòu) 自組裝技術(shù) 自組裝技術(shù) ?人為利用自組裝技術(shù)合成材料僅有 20年的歷史。普遍認(rèn)為納米材料的自組裝是在合適的物理、化學(xué)條件下，原子、分子、粒子和其它結(jié)構(gòu)單元，通過(guò)氫鍵、范德華力、靜電力等非共價(jià)鍵的相互作用、親水 疏水相互作用，在系統(tǒng)能量最低性原理的驅(qū)動(dòng)下，自發(fā)形成具有納米結(jié)構(gòu)材料的過(guò)程 ?對(duì)自組裝過(guò)程，最重要的驅(qū)動(dòng)力是 各結(jié)構(gòu)單元之間的相互作用能。 微觀粒子間的相互作用能 微觀粒子間的相互作用能 ?首先，納米粒子都是帶電的，所以粒子之間存在靜電力 ?其次，粒子之間永遠(yuǎn)存在一種引力，即范德華力。 ?粒子間的相互作用能就是由靜電斥力和范德華引力共同作用的結(jié)果，即 DLVO理論 自組裝技術(shù) ? ? ? ? ? ? ? ? 表面活性劑的結(jié)構(gòu) ?表面活性劑：頭部至少有一個(gè)親水性基團(tuán)，尾部有一個(gè)疏水性基團(tuán)，低濃度下，可吸附在表面或界面上來(lái)降低表面能 表面活性劑分子的結(jié)構(gòu)示意圖 表面活性劑的存在狀態(tài)及臨界膠束濃度 ?表面活性劑分子存在的 2種狀態(tài)： 分散狀態(tài)：即分子的游離狀態(tài) 凝聚狀態(tài)：即形成膠束的狀態(tài) ?溶液成分不同，可能形成球形、類(lèi)棒狀、有序六角、立方、片狀、層狀、反向等膠束 ?含有有序膠束結(jié)構(gòu)的溶液脫水后變?yōu)槟z、在經(jīng)過(guò)干燥、焙燒、如果骨架不塌陷，就成為有序介孔材料 幾種膠束的結(jié)構(gòu)示意圖 微乳液法自組裝 ?微乳液法也稱(chēng)作表面活性劑模板法，利用表面活性劑分子在溶液中可聚集形成膠團(tuán)（反膠束）、微乳液（反相微乳液）、液晶及囊泡等多種有序微結(jié)構(gòu) ?這些微結(jié)構(gòu)大都在納米尺度范圍內(nèi)，可為化學(xué)反應(yīng)提供特殊的微環(huán)境，即可以作為微反應(yīng)器，也可以起到模板的作用 ?利用表面活性劑模板法已經(jīng)制備了氧化物、鹵化物、硫?qū)倩衔?、金屬、聚合物、配合物以及無(wú)機(jī)鹽等多種納米結(jié)構(gòu)材料 微乳液法自組裝 ?例如：利用表面活性劑的吸附、隔離等作用，再經(jīng)過(guò)自組裝得到的 Co和 FePt的有序圖
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