一、基于激光捕捉微粒子实现微细加工的新概念研究（论文文献综述）
顾佳鎏[1]（2019）在《磁珠法生物提取芯片的磁流耦合磁珠吸附特性研究》文中提出微流控芯片技术由于具有微型化和集成化的优点被广泛应用于生物医学、化学反应等领域。免疫磁珠分离技术具有利用磁珠与靶物质结合,再通过磁场使靶物质与生物样本分离,达到筛选靶物质的目的,因而在细胞分选领域得到广泛应用。本文把微流控技术和磁泳分离技术相结合,利用微流道内集成导磁体所形成的磁场力,提出一种分散式导磁体结构的微流控磁泳分离芯片,对其磁场和流场进行仿真分析和试验研究,在吸附效率不变的情况下提高流体的速度,从而提高整个微流控分析系统的效率。根据静磁学理论、流体力学理论以及牛顿运动第二定律推导了磁珠在微流道中的运动方程,建立了单个磁珠的运动速度随磁场和流场变化的数学模型。通过数值模拟对比,分析了磁珠在微流道中的运动轨迹,验证了数学模型的正确性。仿真对比单个永磁铁与集成导磁体附近区域的磁场强度梯度和磁场力。对导磁体的不同结构尺寸参数进行二维数值模拟,分析了磁珠在微流道中的运动规律,优化了提高磁场梯度以及磁珠吸附效率的尺寸参数。通过三维数值模拟,分析比较了导磁体分布为条形以及点阵形情况下,吸附容腔内的磁场力、磁场梯度以及磁珠的动力学特性,并对有利于提高磁场梯度和磁珠吸附的点阵导磁体间距进行了优化设计。本文提出了在凹槽中填充导磁粉末的导磁体层制作方法。针对不同结构和不同尺寸参数的导磁体开展芯片的磁珠吸附实验,包括不同尺寸的条型导磁体以及点阵导磁体,并利用图像处理方法对容腔内磁珠吸附程度进行分析。结果与数值模拟相比较,发现两者变化规律一致,验证了数值模拟的正确性。通过数值模拟和实验方法研究了流场结构变化对芯片内磁珠吸附特性的影响,分析有利于磁珠吸附的流道结构并提出采用变异系数来衡量被吸附磁珠在容腔中分布的均匀性,从而分析了流场速度变化引起容腔内磁珠分布均匀性变化的规律。
姚磊[2]（2019）在《太赫兹大功率慢波结构的设计与制造》文中研究指明随着数据传输速率的飞速提升,传统的微波信号已经无法适应大量数据高速传播的要求。太赫兹波凭借其带宽长、方向精确和安全性高等特点,已经成为各国无线通信研究的热点。虽然太赫兹技术具有独特的优势和广阔的应用前景,但从某种角度说,很难对其产生与传播加以控制。大功率真空微电子器件是实现太赫兹辐射源的关键技术之一。特别地,基于折叠波导慢波结构的行波管是目前最具研究前景的真空微电子器件。作为行波管的核心组成部分,折叠波导慢波结构具有功率高、频带宽、结构牢固等多种优势,是诸多学者研究的焦点。本文以行波管慢波结构为研究对象,以实用性和创新性为目标,对传统的折叠波导和新型结构加载的折叠波导进行理论研究和实际加工。主要工作有:从传输线原理入手,利用等效电路法分析折叠波导的不连续界面。研究折叠波导的高频特性,推导其表达式,并用MATLAB软件计算220GHz折叠波导的色散特性与耦合阻抗值。用电磁场仿真软件HFSS进行仿真,仿真值与计算值有着相同的变化趋势,偏差不超过2%,从而证实了等效电路法的可靠性,为新型慢波结构的设计奠定基础。分析各种新型慢波结构的特征与加工的可行性,H面脊加载折叠波导既能有效提高太赫兹行波管的功率增益,又能与UV-LIGA工艺相兼容,是最具前景的太赫兹慢波结构。优化设计了一支工作频率在340GHz大气窗口附近的H面脊加载折叠波导,设计的结构在中心频率附近有良好的色散特性,耦合阻抗值从加载前的5.5?提高到9?。用CST软件进行注-波互作用仿真,得到折叠波导行波管的功率增益为30.5dB,单位长度增益约为1.173dB/mm,3dB带宽从335GHz到345GHz,饱和输出功率超过50W,最大电子效率约为6.0%,这些性能都具有一定的优越性与新颖性。UV-LIGA工艺结合SU-8胶技术既可以实现高深宽比结构的加工,又能保证较高的表面质量,所以采用该方法加工H面脊加载折叠波导。分析讨论了UV-LIGA加工过程中的重点与难点,探索出完整的慢波结构的加工方案。对利用UV-LIGA技术加工其它新型慢波结构的可能性进行尝试和探索。利用矢量网络分析仪,对340GHz的H面脊加载折叠波导进行S参数的测试。脊加载折叠波导的中心频率在342GHz附近,波导的回波损耗低于-10dB,最低可达-37dB;波导插入损耗的绝对值小于2dB,最小可达0.5dB。从测试结果可见,设计加工的慢波结构具有良好的传输性能,这证明了设计的正确性和UV-LIGA工艺加工的精确度。
魏书心[3]（2018）在《基于双光子聚合技术的蛋白质基微结构的制备及性能研究》文中研究表明牛血清白蛋白（BSA）作为一种天然蛋白质,不仅具有无毒性、生物降解性、生物相容性等优点,而且由于其成本低、刺激响应性好、性质与人血清白蛋白相似等特性而被广泛研究。制备BSA基可调谐、动态响应且具有精确定义几何形状的智能微结构成为BSA的重要应用方向。通过双光子聚合（TPP）微加工技术可以获得高分辨率的、重现性好的、可控的和多样化的三维（3D）微结构,是理想的加工微结构的技术手段。近年来,该技术广泛用于制备蛋白质基新型功能化微纳结构、器件与集成系统。然而,更准确且更广泛地控制和量化BSA基微结构的性能仍有待全面研究。针对这一问题,本研究利用TPP微加工技术制备了具有表面形貌和pH响应性能可调节的BSA基3D微结构。首先优化了加工工艺参数。优化引发剂浓度为8.5 mM。对激光加工工艺参数进行优化,以获得结构稳定且精确定义的三维BSA基微结构。在优化的参数范围内选择激光功率为18.0 mW、扫描速度为77μm/s、层间距为200 nm作为合适的激光参数进行后续研究。研究了不同蛋白质浓度微结构的表面形貌。用原子力显微镜对蛋白质基长方体微结构的表面粗糙度进行了考察,结果显示三种不同蛋白质浓度（20 wt%、30 wt%和40 wt%）的微结构在空气中的表面平均粗糙度（Ra）均低于30 nm,充分保证了结构的表面质量。而且40 wt%的蛋白质基微结构表面光滑,Ra低于2 nm。以罗马微浮雕为模型进一步研究复杂结构的形貌,实验结果表明微结构表面形貌随着蛋白质浓度的增加呈现梯度式变化,从粗糙多孔到光滑细腻。其次研究了不同蛋白质浓度微结构的pH响应性能。通过长方体模型研究不同蛋白质浓度微结构在不同pH环境下的溶胀行为,获得蛋白质基微结构的宽范围pH溶胀度（1.08-2.71）。使用高浓度的蛋白质设计并制备了熊猫脸型微浮雕,结果表明在外界环境pH值的循环中,微浮雕经历了明显的可逆形变和独特的面部“表情变化”。进一步设计和制备了功能型蛋白质基微筛。通过改变外界环境pH值,蛋白质基微筛的孔洞大小可以被调节,有望用于微粒子分离。并且研究了蛋白质基微结构阵列及其生物相容性。通过TPP微加工得到了4×4和6×6蛋白质基微结构矩阵,整个微阵列均一完整,具有高度可重复性质。用L929细胞与蛋白质基微阵列共同培养,实验结果表明蛋白质基微结构具有良好的生物相容性。
张奕[4]（2015）在《人工面神经的电极学研究》文中研究表明研究目的:周围性面瘫的治疗是临床医学一个亟待攻克的难题。针对其治疗手段的匮乏,我们希望建立人工面神经反射弧的功能。本研究就是通过采用微细加工工艺制备柔性纳米铂黑微电极与传统纯铂电极植入面瘫兔动物模型体内,研究纳米铂黑电极植入后与生物组织（兔眼轮匝肌）形态、功能的互相影响。通过在眼轮匝肌上密布电极排观察刺激电流的扩抪规律及其与机械收缩的关系,研究眼轮匝肌的电学特征与机械收缩特征的关系。为植入动物模型体内,建立体内面神经反射弧扫除关键性障碍并奠定理论基础。研究方法:一、研究对象:新西兰大白兔（养殖场许可证号:SCXK（沪）2012-0007动物房许可证号:SYXK（沪）2009-0086）二、人工面神经电极的材料学研究根据不同电极特性对比以及电极制作工艺的比较,选择适合人工面神经系统的电极以及制作工艺。三、人工面神经的植入纳米铂黑电极与纯铂电极的比较学研究采用微细加工工艺制备柔性纳米铂黑微电极与传统纯铂电极植入面瘫兔动物模型体内,电极与体液接触。观察在生物电流和刺激电流双向作用下两种电极和眼轮匝肌组织互相作用;生物组织形态和功能的变化,如细胞形态,长期电刺激是否引起眼轮匝肌收缩力改变等;电极形态和性能（如阻抗相位等）植入前后变化。四、失神经支配的眼轮匝肌电刺激特征研究通过在眼轮匝肌上密布电极排观察刺激电流的扩抪规律及其与机械收缩的关系,以便解决刺激电极的排列和数量。五、采用SPSS18.0软件进行统计学处理,p<0.05表示差异有统计学意义。研究结果:[1].电极制备过程中,采用生物相容性好的铂为电极材料。使用了电极表面修饰技术来优化电极电化学性能。[2].人工面神经的植入纳米铂黑电极与纯铂电极的比较学研究眼轮匝肌的电兴奋功能（肌电图）,肌肉收缩功能（眼裂大小）,以及组织生物学观察显示纳米铂黑电极均优于纯铂电极。纳米铂黑电极功能稳定性好。[3].失神经支配的眼轮匝肌电刺激特征研究a.电流沿眼轮匝肌纤维纵向传导,在不同刺激强度2,4,5m A下均发现在记录电极离刺激电极越近得到的波幅越大,随着记录电极与刺激电极的距离增大,波幅逐渐下降。b.电流横跨肌纤维扩抪传导,在2,4,5m A刺激强度下均发现在记录电极离刺激电极越近得到的波幅越大,随着记录电极与刺激电极的距离增大,波幅逐渐下降。c.跨肌纤维电流扩抪范围的最远达到的距离4mm,即使增大电流强度,传播范围也不一定增加。而相比下,电流沿肌纤维纵向扩抪时的范围则要大多,6mm处仍有电位变化。d.在同样的距离点,刺激强度和眼裂变化率存在正相关,眼裂变化和刺激强度变化符合线性方程。研究结论:[1].使用了电极表面修饰技术来优化电极电化学性能。独特的真空气相沉积工艺制备的parylene涂层工艺,更增强了电极防潮、绝缘、耐腐蚀、生物相容性,这种无针孔涂层,使电极具有更好的良好的机械性能和热稳定性。[2].在微电极表面修饰纳米铂黑,能有效增加微电极的表面积,改善电极性能,具有良好的组织相容性。[3].在不同的刺激强度下,刺激强度越大,电位变化越大,衰减越快;电流纵向扩布的范围显示即使在距离刺激电极最远6mm处仍能记录到电位活动。[4].在竖排电极排记录横向电流扩抪范围的最远达到的距离4mm,即使增大电流强度,传播范围也不一定增加。而相比下,电流沿肌纤维纵向扩抪时的范围则要大多,6mm处仍有电位变化。[5].根据结论3、4人工面神经刺激电极需置于距眼轮匝肌边缘4mm之内（跨神经纤维）和6mm之内（沿神经纤维）。[6].在同样的距离点,刺激强度和眼裂变化率存在正相关。
杨亮[5]（2015）在《基于空间光调制器的飞秒激光并行加工技术研究》文中进行了进一步梳理飞秒激光双光子加工在复杂三维微纳功能器件的加工领域具有独特的优势,但是,传统的双光子聚合加工技术是一种基于逐点扫描的串行加工技术,加工效率低,因此在实际生产中难以得到广泛应用。计算全息技术可以调制光场实现灵活可控的光场分布。本文将上述两种新发展起来的技术相结合,发展一种高效并行的双光子聚合加工技术；验证了这种技术的可行性并对相关工艺进行了理论分析和实验研究；基于此完成了几种功能微器件的设计、加工和应用。本论文首先进行了空间光调制技术和计算全息算法的研究。分析了硅基液晶空间光调制器的结构及工作原理；利用琼斯矩阵方法对空间光调制器的光参量调制原理进行了理论分析和计算,分析了影响激光调制的因素；利用标量衍射理论建立了空间光调制器的相位分布模型；详细分析了几种常用的计算全息算法及改进型算法的原理和算法流程,比较了几种算法在光强均匀性、光利用率等方面的优缺点。在空间光调制和计算全息算法研究的基础上,飞秒激光可被精确调制成预先设计的多焦点图案阵列,实现了高效并行双光子聚合加工。利用多焦点并行直写加工技术,进行了高表面质量的微透镜阵列的高效加工并对微透镜阵列进行了光学性能测试,微透镜尺寸精度为97.5%；实现了木堆型和螺旋形复杂三维光子晶体结构的高效加工。对焦点的数量以及分布可进行灵活控制。对影响并行加工均一性、效率和分辨率的因素做了系统的分析。另外,提出了利用液晶空间光调制器实现投影飞秒双光子加工的技术；组建了投影双光子加工系统,验证了这种加工技术的可行性。飞秒激光被进一步调制为线形和面形光场,实现了三维结构的单次曝光加工,提高了双光子加工的效率。理论计算表明,物镜焦平面的光场分布对所加工结构的形貌具有重要影响。实验研究表明长曝光时间和增大设计平面像素密度可以减小投影加工所得微结构的表面粗糙度。最后,利用空间光调制器生成了飞秒贝塞尔光束；实现了对贝塞尔光束的参数的灵活控制；利用飞秒贝塞尔光束实现了微环形结构的单次曝光式加工。理论计算了全息参数与环形结构的尺寸之间的定量关系,实现了环形结构尺寸的定量控制而不需要对光路做任何改变。利用贝塞尔光束拉伸的方式进行了微管道结构的高效可控加工；实现了微管道高度、周期、分布以及倾斜角度的可控。微管道的直径和顶部形貌在一定范围内可通过计算全息参数以及激光加工参数进行调控。在此基础之上,研究了微管道结构在生物组织工程及细胞研究领域的应用：利用贝塞尔光束进行生物组织工程支架结构的加工可提高加工效率；利用微管道成功实现了老鼠纤维肌细胞及人体乳腺癌细胞的抓捕和释放,相关成果对研究细胞在受限环境下的运动特性以及生长、分裂和繁殖具有重要的应用价值。
周雅各[6]（2011）在《利用毛细管微探针的微结构制备新方法研究》文中认为微纳米技术是近年来发展起来的一门新型的交叉学科,微纳米加工技术作为其中的一个重要基础,已经被广泛地应用于各个科研领域。传统的微纳米加工技术主要包括硅的体微加工技术、表面微加工技术、LIGA（X射线深处光刻、电铸成型和塑铸型）技术、激光微加工技术、微纳米压印技术等。这些微纳米加工技术的出现和不断发展极大地推动了微电子技术和光电子技术的发展,但也存在一些不足之处,例如它们往往需要昂贵的设备和复杂的步骤,需要较长的制备周期,以及对加工材料的限制等,这些不足限制了微纳米技术的进一步发展。因此,本课题提出了一种利用毛细管微探针的微结构制备新方法,该方法采用独特设计的毛细管微探针结合局部电化学微加工技术,能够简单、快速、批量进行各种微结构制备,在此基础上,设计研制了一套利用毛细管微探针的微结构制备系统。本课题分别从理论方法、系统设计和实验分析三个方面对这种微结构制备技术进行了研究,主要研究工作和创新点总结如下：1、提出了一种利用毛细管微探针的微结构制备新方法。设计了一种新型的微探针,该微探针是将插有Pt-Ir丝的玻璃毛细管单个或者多个并列在一起制成的,将Pt-Ir丝的末端削尖之后,使其与毛细管端口基本持平。利用该新型微探针结合局部电化学微加工技术可以加工出均匀度非常好的微结构。2、研制开发了一套利用毛细管微探针的微结构制备系统。系统包括电化学微加工核心单元、步进扫描与移动控制系统、CCD显微监控模块以及计算机软硬件等部分。通过系统中的CCD显微监控模块,在微结构制备的时候可以对整个加工过程进行实时显微监控,能够方便清晰的观察电化学反应引起的各种现象及微结构生长情况。该系统具有成本低、操作简单、系统元件可置换性强等优点,可实现各种微结构快速高效地制备。3、设计了功能完善、界面友好、控制参数丰富的步进移动控制软件系统。该软件系统包括控制步进方向、调节步进移动速度、设置步进步数等功能。通过设置不同的参数,再结合二维扫描系统的平移,可以方便地加工各种线宽和纵横比可控的微结构。4、利用自行设计的基于毛细管微探针的微结构制备系统进行了微结构制备实验。在实验室环境下,通过调节电解液的成分和浓度、电流密度和步进移动速度,寻找最佳的加工条件,加工出点、线以及直径和高度可控的高纵横比铜柱等微结构。并通过将多个微探针并联的方式,来实现多个铜微柱的批量加工。采用金属和半导体材料作为加工基底,实现在不同材料上的微加工。这些实验结果验证了利用毛细管微探针的微结构制备新方法及其系统的可行性和稳定性。
翟晓敏[7]（2009）在《多体系统和复杂微器件的光驱动研究》文中提出光镊技术作为一种全新的微操作手段,已经由于其无接触、无摩擦和无需导线等优点,被广泛应用于生物学、微量化学和微机电系统等多个研究领域。本论文结合国家自然基金重点项目（No.50335050）和863项目（No.2006AA042311）的主要研究内容,对于单光束光镊操纵多目标和复杂形貌微转子的光驱动进行了理论和实验研究,同时还进行了新型的光纤光镊操作系统的初步试验研究。本论文的主要成果如下:1.针对多个对象系统和微转子的复杂性,基于光的电磁理论给出了矩量模型和时域有限差分模型,并且总结了一整套分析计算步骤。2.利用矩量模型和时域有限差分模型,结合高斯激光束的传输特性,对万字形微转子在光阱中所受光学力和光学力矩进行理论建模,并利用Matlab进行计算仿真。计算结果和实验符合较好,为微型转子的设计和光学驱动实验的进一步优化提供了理论依据。3.自行搭建了一套光纤光镊系统,并利用这套系统成功进行了单个微球的捕获实验研究。多目标复杂系统的光操纵为光镊自动操控设计中一个重要的内容,涉及微粒移动路径的宽度的控制,而微转子的光驱动为MEMS领域中无损伤驱动提供了一种有效手段,本文研究成果为光镊技术和该领域研究工作的深入发展打下了良好的基础。
陈猷鹏[8]（2009）在《基于微细加工技术的微电极的制备及其在废水生物处理中的应用》文中提出微电极是对环境生物样品进行微区分析的有力工具,在反应机理探索中发挥着重要应用,其中金属和金属-金属氧化物固态微电极应用最为广泛。基于玻璃毛细管拉制的微电极传统制作方法存在着很多缺陷,如:制作步骤繁琐、成品率低、重复性差、对制作人员的技术要求高等,妨碍了它在环境领域中的应用。而微细加工技术精度高、可靠性强、重复性好,非常适合用于微电极及其阵列的制作。本论文研究基于紫外曝光、离子束溅射镀膜和离子束刻蚀等微细加工技术,成功制作了一种新型的针状集成微电极,建立了一种简洁、灵活、高效、可靠的微电极制作新方法。该新型微电极的针尖为75μm宽、100μm厚和5 mm,该针尖上集成了参比电极、对电极和工作电极。电化学表征和抗干扰能力测试结果表明,该集成微电极具有很好的稳定性和电化学活性,能够用于电化学分析测量以及化学修饰以拓展其功能。由于采用负性光刻胶SU-8作为电极支撑材料,电极的外形可以通过修改光刻掩模而重新设计,使得新制作技术具有较大的自由度和广泛的适用性。化学修饰电极是拓展电极功能最有效的方法。本论文通过在工作微电极尖端修饰一层Pt-Fe纳米颗粒,使之能够定量分析溶液中的亚硝酸盐浓度:在工作电极尖端修饰一层特殊的三维银纳米结构,可以使之同时定量分析溶液中的溶解氧和硝酸盐浓度。通过循环伏安法表征了修饰电极的电化学活性,修饰后的微电极分别对溶解氧、亚硝酸盐和硝酸盐具有很好的线性响应,能够用于实际样品的测量。利用电子扫描显微镜（SEM）观察了修饰电极表面的微观结构,探讨了电极表面结构和组成与其电化学性质之间的关系。修饰电极具有很好的电化学稳定性,能作为溶解氧、亚硝酸盐和硝酸盐传感器。同时该化学修饰微电极具有很强的抗干扰能力。好氧微生物颗粒是近年来废水处理研究领域的热点之一,它有望取代传统的活性污泥絮体,成为新一代的废水生物处理技术的核心。因此,对它的内部结构和反应机制的研究具有重要的意义。本论文利用制备的化学修饰微电极测定了好氧硝化颗粒内部的溶解氧、亚硝酸盐和硝酸盐浓度的微区分布。观察到溶解氧值在颗粒表面迅速降低,在颗粒内部存在微量的溶解氧;亚硝酸盐和硝酸盐浓度则在颗粒表面较高,内部较低。这表明氨氧化细菌和硝化细菌主要集中在颗粒表层的300微米范围内,且在所测定的颗粒内部不存在反硝化反应。地下饮用水中存在的硝酸盐对人体具有极大危害,高效、无二次污染地去除地下水中的硝酸盐是环境领域重要的研究方向。本论文利用全息曝光技术与微细加工技术相结合,制备了一种400 nm宽的金丝电极阵列,通过电化学沉积的方法在其表面制备了一层具有较大表面积的特殊三维银纳米结构。通过SEM和同步辐射硬X-ray三维成像表征了此三维银纳米结构。该银纳米结构能够在无外加试剂的条件下电化学还原水体中的硝酸盐。本研究为地下饮用水中硝酸盐的去除提供了一个新的技术路线。微生物燃料电池（MFC）在处理废水的同时能够利用微生物进行发电,是一种具有良好前景的环境污染控制与清洁能源生产的新技术。微型MFC由于其体积小、产电量高而极具实用价值,有望在军事、国土安全及医学领域发挥重要的作用。本论文采用微细加工技术,成功制作了一种新型的微型MFC金丝电极阵列,并组装了一种微型MFC反应器。利用该微型MFC研究了希瓦氏菌Shewanellaoneidensis MR-1在该MFC中的产电能力,其最大功率密度可达2499 mW/m2。它相对于以碳电极作为基底的微型MFC,具有较大的产电能力,展现出极为广阔的应用前景。
刘姝君[9]（2009）在《纳米结构空心球的制备与性能研究》文中研究指明由于微米或纳米尺寸空心球密度小、比表面大、球壁一般为纳米结构,往往表现出许多异于实心颗粒的物理化学性质,如光学、电学、磁学性质,在许多领域如光、电、磁、缓释胶囊、药物传输、轻质填料、选择性吸附、催化等具有潜在的应用价值,因此,近年来具有不同组成的空心微/纳球的研究引起人们极大的兴趣。本文通过一种非常简单的无模板水热合成法,制备了纳米结构空心球,并采用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）和透射电子显微镜（TEM）等手段对样品进行表征,主要涉及以下内容:1、通过Ni（CH3COO）2与氨水在140℃水热反应12h,制备了直径约为12μm的多孔Ni（OH）2纳米结构空心微球,经600℃热处理,得到了多孔NiO纳米结构空心微球。并进一步时讨论了空心球的形成机理。2、通过一种无模板的简单水热法,制备了高相变温度的TiO2纳米结构空心微球。采用XRD、FESEM和TEM对产物进行表征,结果表明,TiO2空心微球的直径约为1～2μm,900℃仍未发生相变。通过光催化罗丹明B证明TiO2空心微球具有很好的催化活性。3、用稀土硝酸盐-葡萄糖的混合溶液作为前驱体溶液,通过水热处理,以及随后的焙烧处理,合成了微米级RE2O3:Eu3+（RE=Y,Gd）空心球,采用XRD、FESEM、TEM和荧光光谱对产物进行表征,结果表明,空心球壁由粒径约为30nm的纳米晶构筑而成,空心球具有良好的发光性能。
张力[10]（2008）在《用于半导体和金属表面三维微/纳结构制备的新型电化学加工方法及其应用》文中研究说明工艺简单、用途广泛、能批量加工复杂三维微/纳结构的加工技术一直是微/纳加工领域的研究热点。近来,利用电化学手段进行三维微/纳米尺度的刻蚀加工己成为该领域中一个发展迅速的研究方向。电化学方法具有控制灵活、工作条件温和、低成本等优点,在加工复杂三维微/纳结构上具有很好的潜力。本论文完善和发展了适用于复杂三维微/纳加工的电化学加工技术,对金属和半导体的微/纳加工进行了深入的研究,并将电化学加工技术初步应用于微光学元件阵列和生物芯片（细胞阵列）的制备等方面。本论文共分为七个章节。前言介绍了现有的各种微细加工技术的主要特点,同时在应用方面主要介绍了微细加工技术用于微光学阵列元件以及细胞微阵列的制备。作者不仅对现有可加工复杂三维微结构的方法的局限性进行了分析,而且详细介绍了论文工作中涉及的两种新型电化学微/纳加工技术（约束刻蚀剂层技术和电化学湿印章技术）,而后提出了本论文的主要设想和工作思路。第二章介绍了论文实验中涉及的实验技术和表征手段。第三章和第四章分别介绍约束刻蚀剂层技术（Confined Etchant Layer Technique,简称CELT）用于n-GaAs及p-Si表面的三维微加工。通过对约束刻蚀体系的筛选,确定溴离子为电生刻蚀剂前驱物种以及L-胱胺酸为有效的捕捉剂,利用Pt微圆柱电极刻蚀加工实验,对刻蚀体系进行优化,而后利用多种复杂三维模板对n-GaAs及p-Si进行三维微加工。同时,第四章中进一步对CELT技术加工的基底对微加工的分辨率影响进行了深入的讨论,指出了CELT技术中考虑基底与刻蚀剂的化学反应速度的必要性。第五章应用CELT技术进行n-GaAs表面衍射型光学微透镜阵列的制备,通过纳米热压印技术以及磁控溅射技术制备大面积PMMA/Ti/Pt模板电极,CELT技术将模板电极上微/纳结构复制刻蚀在n-GaAs表面。作者也提出了能够初步解决大面积微加工过程中涉及的均匀性和平行性等困难的方法。第六章介绍了电化学湿印章技术的原理和应用,将可存储溶液的图案化琼脂糖凝胶模板与阳极溶解过程结合,对多种金属（Ni、Cu以及Au膜）和半导体p-Si进行了微加工,并将Au膜应用于制备Hela细胞微阵列。第七章探讨了论文工作中尚需进一步完善的问题,提出了对未来工作的展望。本论文工作的创新点以及主要成果有如下三点:1.利用CELT技术首次在n-GaAs以及p-Si材料表面实现了三维复杂微加工。选择KBr或HBr作为电生刻蚀剂的前驱物种,确定L-胱氨酸作为最合适的捕捉剂,取代了毒性很强的H3AsO3。利用Pt微圆柱电极刻蚀加工实验,优化刻蚀体系组成。使用复杂硅基模板电极和微凹半球阵列电极对n-GaAs基底进行了加工,并分析了影响刻蚀的因素,如平行度和溶液更新等问题。讨论了Br2对GaAs的刻蚀机理,并分析了GaAs深刻蚀的困难,通过在刻蚀过程中反复提降模板强制更新溶液的方法,利用微圆柱电极进行了深刻蚀的初步实验。使用复杂Pt-Ir微半球模板电极和"XMU"模板电极对Si进行了加工,选择合适的表面活性剂（十六烷基三甲基氯化铵,CTAC1）消除了刻蚀过程中副产物氢气的影响,获得了高分辨率的刻蚀结果。比较不同极性的表面活性剂的作用效果,提出了表面活性剂可消除气体影响的作用机理和理论模型。从两者刻蚀机理出发,对GaAs刻蚀体系与Si刻蚀体系的差异进行了比较分析。通过分析相同刻蚀剂与捕捉剂浓度配比下,两者刻蚀分辨率的差别,提出了电生刻蚀剂与基底之间的异相捕捉反应可影响电生刻蚀剂浓度分布的观点。2.利用CELT技术在n-GaAs表面制备得到衍射型光学微透镜阵列,发展了纳米热压印技术结合磁控溅射技术制备大面积PMMA/Ti/Pt模板电极的方法。该二元微光学阵列的每个单元具有八个同心环和七个台阶,总高度为1.58μm。作者提出了利用CELT技术加工大面积的GaAs微光学元件的困难和策略:通过设计调整平行度的有效方法,克服了由于模板与基底之间不平行对刻蚀加工均匀性的影响;采用多次提降模板从而强制交换微区中溶液的实验步骤,一定程度上解决了模板和工件间微区中溶液更新的困难,初步解决刻蚀微结构均匀性的问题。分析了基底与电生刻蚀剂的异相捕捉反应对电生刻蚀剂浓度分布的影响,提出了可恒定模板和工件之间接触压力以进行电化学微加工的模式,在此模式下增加电生刻蚀剂前驱物HBr的浓度,可提高刻蚀分辨率和刻蚀深度,在GaAs上实现了大面积衍射微光学阵列元件的复制加工,同时在竖直方向上加工的分辨率可达到数十纳米。建立了简单的数学模型用以讨论无基底、有基底以及模板与基底距离不同时电生刻蚀剂的浓度分布。该模型也可解释基底对微区内电生刻蚀剂浓度分布的影响,以及加工过程中可通过减小模板与基底之间距离以提高刻蚀分辨率和刻蚀深度。3.提出了电化学湿印章技术（简称E-WETS）的电化学加工新技术。该技术将可存储溶液的图案化琼脂糖凝胶模板与阳极溶解过程结合,对多种金属（Cu、Ni、Au/ITO膜等）和半导体进行了加工。它克服了传统电化学微加工方法中溶液补充的难题,实现了三维微加工,加工速度快且加工分辨率可达到微米级。如通过将琼脂糖凝胶湿印章与阳极电抛光技术结合,选择合适的HF浓度以及电位条件,在p-Si（100）加工出多种微细结构。利用该技术对磁控溅射了Au膜的导电ITO玻璃（Au/ITO）进行微加工,得到图案化的Au/ITO基底。在残余的金岛表面修饰疏细胞的分子（甲氧基巯基聚乙二醇,methoxy（poly-（ethyleneglycol））thiol,mPEG-SH）,而后在该基底上继续进行Hela细胞（宫颈癌细胞）的培养。由于细胞无法粘附在修饰疏有细胞硫醇的金岛表面,而金膜完全刻蚀后露出的ITO玻璃上可进行Hela细胞的粘附,因此可获得Hela细胞阵列。
二、基于激光捕捉微粒子实现微细加工的新概念研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于激光捕捉微粒子实现微细加工的新概念研究（论文提纲范文）
（1）磁珠法生物提取芯片的磁流耦合磁珠吸附特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究目的和意义 |
| 1.2 .国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 基于软磁体的微流控磁泳分离技术研究现状 |
| 1.2.2 磁粒子动力学研究现状 |
| 1.2.3 磁泳分离数值模拟研究现状 |
| 1.2.4 磁泳分离芯片加工制作研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 微流道内磁珠的动力学数学模型研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 磁珠所受磁场的数学模型 |
| 2.3 磁珠所受流场的数学模型 |
| 2.4 磁珠的运动轨迹研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 不同磁场下的磁珠动力学和吸附特性仿真研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 导磁体对磁场影响的仿真研究 |
| 3.3 不同导磁体几何参数下的磁珠吸附特性仿真研究 |
| 3.3.1 数值模型 |
| 3.3.2 不同导磁体几何参数下的磁场分布仿真研究 |
| 3.3.3 不同导磁体几何参数下的磁场力仿真研究 |
| 3.3.4 不同导磁体几何参数下的磁珠轨迹仿真研究 |
| 3.4 不同导磁体结构形式下的磁珠吸附特性仿真研究 |
| 3.4.1 条型导磁体形式下的磁珠吸附特性仿真研究 |
| 3.4.2 方形点阵导磁体形式下的磁珠吸附特性仿真研究 |
| 3.4.3 圆形点阵导磁体形式下的磁珠吸附特性仿真研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 不同流场下的磁珠吸附特性仿真研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 流场结构形式的研究 |
| 4.3 不同流道结构下的磁珠吸附特性仿真研究 |
| 4.3.1 数值模型 |
| 4.3.2 不同流道结构下的磁珠在容腔中的滞留时间仿真研究 |
| 4.3.3 不同流道结构下的磁珠运动轨迹仿真研究 |
| 4.4 不同流速下的磁珠吸附特性仿真研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 微流道内磁珠吸附特性的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 磁泳分离芯片的结构设计及制作 |
| 5.3 磁珠吸附测试实验平台 |
| 5.4 实验数据处理分析方法及步骤 |
| 5.5 不同磁场下的磁珠吸附特性实验研究 |
| 5.6 不同流场下的磁珠吸附特性实验研究 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（2）太赫兹大功率慢波结构的设计与制造（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 太赫兹技术与真空电子器件 |
| 1.1.1 太赫兹技术概述 |
| 1.1.2 真空微波电子器件介绍 |
| 1.2 高频结构与慢波系统 |
| 1.2.1 螺旋线慢波系统 |
| 1.2.2 耦合腔慢波系统 |
| 1.2.3 其他新型慢波系统 |
| 1.3 折叠波导的研究现状 |
| 1.4 本文的研究意义与工作内容 |
| 第二章 折叠波导的理论基础 |
| 2.1 折叠波导不连续界面特性 |
| 2.2 折叠波导等效微波网络分析 |
| 2.2.1 电容膜片与电感膜片 |
| 2.2.2 E面阶梯与H面阶梯 |
| 2.2.3 矩形波导E面弯曲 |
| 2.2.4 矩形波导横向壁上的小孔 |
| 2.2.5 折叠波导等效电路模型 |
| 2.3 折叠波导高频特性参数 |
| 2.3.1 色散特性 |
| 2.3.2 耦合阻抗 |
| 2.3.3 计算机仿真计算 |
| 2.4 慢波结构的衰减系数与注-波互作用理论 |
| 2.4.1 折叠波导衰减系数 |
| 2.4.2 注-波互作用理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 H面脊加载折叠波导的设计与仿真 |
| 3.1 新型的折叠波导结构 |
| 3.1.1 曲折双脊折叠波导 |
| 3.1.2 E面脊加载折叠波导 |
| 3.1.3 H面脊加载折叠波导 |
| 3.1.4 槽加载折叠波导 |
| 3.1.5 正弦线折叠波导 |
| 3.2 H面脊加载折叠波导理论设计 |
| 3.2.1 等效微波网络 |
| 3.2.2 色散特性 |
| 3.2.3 耦合阻抗 |
| 3.3 H面脊加载折叠波导S参数仿真 |
| 3.4 H面脊加载折叠波导注-波互作用仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 慢波结构的加工与测试 |
| 4.1 传统微加工工艺的比较 |
| 4.1.1 电火花加工 |
| 4.1.2 深反应离子刻蚀 |
| 4.1.3 LIGA工艺 |
| 4.1.4 UV-LIGA工艺 |
| 4.2 基于UV-LIGA的慢波结构加工 |
| 4.2.1 UV-LIGA工艺流程 |
| 4.2.2 UV-LIGA工艺细节 |
| 4.3 其他新型结构的加工探索 |
| 4.4 折叠波导慢波结构的测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究内容与结论 |
| 5.2 下一步研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表(或录用)的学术成果 |
（3）基于双光子聚合技术的蛋白质基微结构的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 前言 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 蛋白质基生物材料 |
| 2.1.1 蛋白质生物大分子材料概述 |
| 2.1.2 牛血清白蛋白的特点 |
| 2.1.3 牛血清白蛋白的应用 |
| 2.2 双光子聚合技术 |
| 2.2.1 光聚合概述 |
| 2.2.2 双光子吸收 |
| 2.2.3 双光子吸收原理 |
| 2.2.4 双光子吸收的应用 |
| 2.2.5 双光子聚合微加工技术 |
| 2.3 双光子聚合技术加工蛋白质基微结构 |
| 2.3.1 蛋白质基微结构的飞秒激光加工技术 |
| 2.3.2 蛋白质基微结构形貌的研究进展 |
| 2.3.3 蛋白质基微结构智能响应的研究进展 |
| 2.4 研究课题的提出 |
| 第3章 蛋白质基微结构加工参数的优化以及结构形貌的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2实验 |
| 3.2.1 实验材料与仪器 |
| 3.2.2 蛋白质基水溶性光刻胶的制备 |
| 3.2.3 蛋白质基水溶性光刻胶的光聚合特性 |
| 3.2.4 基于双光子聚合技术的蛋白质基微结构的制备与表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 孟加拉玫瑰红的紫外吸收 |
| 3.3.2 蛋白质基光刻胶的光聚合特性 |
| 3.3.3 激光功率和光刻胶溶液对蛋白质线的影响 |
| 3.3.4 三维蛋白质基微结构激光加工参数的优化 |
| 3.3.5 不同蛋白质浓度三维微结构的形貌和表面粗糙度 |
| 3.3.6 不同蛋白质浓度罗马浮雕微结构的形貌 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 蛋白质基微结构的pH响应性能和微阵列的生物相容性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2实验 |
| 4.2.1 实验材料与仪器 |
| 4.2.2 蛋白质基微结构的pH响应基本性能研究 |
| 4.2.3 蛋白质基微结构的可逆溶胀性能 |
| 4.2.4 蛋白质基微器件 |
| 4.2.5 蛋白质基微结构阵列的制备 |
| 4.2.6 蛋白质基微结构阵列的生物相容性 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 用于基础pH响应研究的蛋白质基微结构的设计与制备 |
| 4.3.2 蛋白质基微结构的溶胀性能 |
| 4.3.3 蛋白质基微结构光化学交联机理 |
| 4.3.4 层间距对蛋白质基微结构溶胀性能的影响 |
| 4.3.5 长方体蛋白质基微结构的pH可逆循环溶胀 |
| 4.3.6 熊猫脸型蛋白质基微浮雕的设计与pH可逆循环溶胀 |
| 4.3.7 网格筛型蛋白质基微器件 |
| 4.3.8 阀门型蛋白质基微器件 |
| 4.3.9 蛋白质基微结构阵列的制备 |
| 4.3.10 蛋白质基微结构阵列的生物相容性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（4）人工面神经的电极学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 英文缩略词表 |
| 前言 |
| 参考文献 |
| 第一部分 人工面神经电极的研制 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 电极研究的重要性 |
| 1.3 目前常用人体的电极 |
| 1.4 植入电极材料的选取-铂 |
| 1.5 表面纳米化处理 |
| 1.6 目前常用的表面纳米化的处理工艺 |
| 1.7 电极外敷的涂料 |
| 1.8 纳米材料修饰电极的表征方法以及处理后电极参数的变化 |
| 1.9 结论 |
| 参考文献 |
| 第二部分 人工面神经纯铂与纳米铂黑电极的生物相容性对比研究 |
| 2.1 绪论 |
| 2.2 研究对象 |
| 2.3 研究方法 |
| 2.4 结果 |
| 2.5 讨论 |
| 2.6 结论 |
| 参考文献 |
| 第三部分 人工面神经电极在眼轮匝肌内分布学研究 -电极电流在失神经支配的眼轮匝肌扩抪及电极位置分配规律 |
| 3.1 绪论 |
| 3.2 研究对象和仪器与设备 |
| 3.3 研究方法 |
| 3.4 实验结果 |
| 3.5 讨论 |
| 3.6 结论 |
| 参考文献 |
| 第四部分 结论 |
| 附录一 本课题主要仪器设备 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（5）基于空间光调制器的飞秒激光并行加工技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 激光微纳米制造技术 |
| 1.2 激光双光子加工技术发展现状 |
| 1.2.1 激多双光子加工技术原理 |
| 1.2.2 双光子聚合加工微纳结构的过程及优点 |
| 1.3 双光子加工常用材料 |
| 1.4. 激光双光子加工技术的应用 |
| 1.4.1 微光学器件 |
| 1.4.2 微机械器件 |
| 1.4.3 微流体器件及片上系统 |
| 1.4.4 生物医学领域 |
| 1.4.5 光子晶体加工 |
| 1.4.6 超材料加工 |
| 1.5 飞秒激光双光子聚合加工技术的限制因素 |
| 1.5.1 激光双光子加工技术的分辨率 |
| 1.5.2 激光双光子加工技术的效率 |
| 1.6 空间光调制技术在双光子聚合加工领域的应用 |
| 1.7 课题的意义及主要研究内容 |
| 第二章 激光调制技术 |
| 2.1 空间光调制器介绍 |
| 2.2 空间光调制器的基本结构 |
| 2.2.1 数字微镜器件(Digital Micromirror Device,DMD) |
| 2.2.2 硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCoS)空间光调制器 |
| 2.3 LCOS空间光调制器的理论分析 |
| 2.4 相位分布模型 |
| 2.5 计算全息算法理论和设计 |
| 2.5.1 计算全息分类 |
| 2.5.2 常用的计算全息算法 |
| 2.5.3 三种计算全息算法的比较 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于光调制技术的多焦点阵列并行加工 |
| 3.1 多焦点飞秒激光并行加工的研究背景和进展 |
| 3.2 多焦点阵列的设计和生成 |
| 3.3 微透镜阵列的并行加工和测试 |
| 3.3.1 微透镜阵列的并行加工 |
| 3.3.2 微透镜阵列的测试 |
| 3.4 光子晶体结构的并行加工 |
| 3.4.1 木堆式光子晶体结构的加工 |
| 3.4.2 三维螺旋型光子晶体结构的加工 |
| 3.5 多光点并行加工的限制因素 |
| 3.5.1 多光点均一性问题 |
| 3.5.2 多光点并行加工效率的限制 |
| 3.5.3 多光点并行加工分辨率的问题 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于光调制技术的投影飞秒激光双光子并行加工 |
| 4.1 激光投影加工技术研究背景及进展 |
| 4.2 线单元投影并行加工 |
| 4.3 面单元投影并行加工 |
| 4.4 动态并行加工设计及实验 |
| 4.5 三维全息设计方法 |
| 4.6 本章小结及展望 |
| 第五章 飞秒贝塞尔光束调制及微管道结构加工和应用 |
| 5.1 贝塞尔光束及其应用 |
| 5.1.1 贝塞尔光束的特性及产生方法 |
| 5.1.2 贝塞尔光束应用 |
| 5.2 飞秒贝塞尔光束的调制 |
| 5.3. 贝塞尔光束用于微圆环结构的加工 |
| 5.3.1 贝塞尔光束加工微圆环结构 |
| 5.3.2 多贝塞尔光束并行加工技术 |
| 5.4 贝塞尔光束缩束用于长管道结构的加工 |
| 5.5 贝塞尔光束用于功能微管道结构的加工 |
| 5.5.1 Bessel光束聚焦基本单元分析 |
| 5.5.2 管道结构的可控加工 |
| 5.5.3 微管道结构直径的控制及变截面微管道结构的加工 |
| 5.5.4 管道结构开口的控制 |
| 5.5.5 微管道结构的应用 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结及展望 |
| 6.1 论文的主要研究成果 |
| 6.2 论文研究工作的创新之处 |
| 6.3 论文工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（6）利用毛细管微探针的微结构制备新方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微纳米技术概述 |
| 1.2 微纳米结构及其加工技术研究现状 |
| 1.3 本课题的研究目的和意义 |
| 1.4 本课题的研究内容和研究成果 |
| 第二章 微加工技术及工作原理 |
| 2.1 LIGA技术 |
| 2.2 激光微加工技术 |
| 2.2.1 激光打孔 |
| 2.2.2 准分子激光加工技术 |
| 2.2.3 其他激光微加工方法 |
| 2.3 微纳米压印技术 |
| 2.4 电化学微加工制备技术 |
| 2.4.1 局域电化学沉积原理 |
| 2.4.2 电化学微加工方法及其分类 |
| 2.4.3 基于微探针的电化学微加工技术新发展 |
| 第三章 利用毛细管微探针的微结构制备技术及系统研制 |
| 3.1 利用毛细管微探针的微结构制备方法 |
| 3.2 毛细管微探针的设计制作 |
| 3.3 电化学微加工核心单元 |
| 3.3.1 电解液及基底材料的选择 |
| 3.3.2 外加电压控制电路设计 |
| 3.4 步进扫描与移动控制系统 |
| 3.4.1 Z向一维步进平移台设计 |
| 3.4.2 XY面二维步进扫描台设计 |
| 3.4.3 步进电机驱动器 |
| 3.5 CCD显微监控系统 |
| 3.6 计算机软硬件 |
| 3.6.1 D/A控制结构 |
| 3.6.2 视频采集卡 |
| 3.6.3 软件开发 |
| 第四章 微结构制备技术的参数选择及性能优化研究 |
| 4.1 微探针对微加工制备的影响 |
| 4.1.1 微探针针尖与微结构尺寸的关系 |
| 4.1.2 毛细管对微结构加工精度和表面质量的改善作用 |
| 4.2 电化学微加工工艺参数的优化 |
| 4.2.1 两极之间加工间隙的初始化设定 |
| 4.2.2 电解液及基底材料的选配 |
| 4.2.3 电流密度及加工电压对工艺指标的影响 |
| 4.3 微探针步进移动的优化控制 |
| 4.3.1 步进移动的稳定性对结果的影响 |
| 4.3.2 步进脉冲周期对微结构制备的影响 |
| 4.4 其他影响因素 |
| 第五章 利用毛细管微探针的微结构制备实验研究 |
| 5.1 微结构制备过程的CCD实时显微监控 |
| 5.2 基于单探针的铜微柱制备实验 |
| 5.3 基于双探针的微结构加工 |
| 5.4 微电极阵列的制备 |
| 5.5 ITO基底上的线状微结构制备 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 硕士在读期间发表论文 |
（7）多体系统和复杂微器件的光驱动研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微机电系统与光学微机电系统 |
| 1.1.1 微机电系统(MEMS)的研究背景 |
| 1.1.2 微机电系统的研究现状 |
| 1.1.3 光学微机电系统(MOEMS)的研究背景及现状 |
| 1.2 常用的MEMS微驱动技术 |
| 1.2.1 静电力驱动 |
| 1.2.2 压电驱动 |
| 1.2.3 电磁力驱动 |
| 1.2.4 形状记忆合金驱动 |
| 1.2.5 热驱动 |
| 1.2.6 其他驱动方式 |
| 1.3 光驱动技术 |
| 1.3.1 光辐射压力 |
| 1.3.2 光镊技术的产生和发展 |
| 1.3.3 光镊技术的研究现状 |
| 1.3.3.1 常规光镊 |
| 1.3.3.2 光纤光镊 |
| 1.3.3.3 全息光镊 |
| 1.3.3.4 纳米光镊 |
| 1.3.4 光驱动理论发展和研究现状 |
| 1.4 本论文的研究意义和主要研究内容 |
| 1.4.1 本论文的研究意义 |
| 1.4.2 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 光镊的理论原理 |
| 2.1 光镊的几何光学模型 |
| 2.1.1 光镊的几何光学基本原理 |
| 2.1.2 不同形式的光束对光镊工作效果的影响 |
| 2.1.3 不同聚焦点对光镊的影响 |
| 2.1.4 几何光学模型下光压的分析 |
| 2.1.5 光镊的几何光学计算模型 |
| 2.2 光镊的电磁波模型 |
| 2.2.1 基于时域有限差法(FDTD)的光镊电磁波模型 |
| 2.2.1.1 FDTD的电磁场的时间推进计算公式 |
| 2.2.1.2 FDTD的吸收边界条件 |
| 2.2.1.3 FDTD的数值稳定性要求 |
| 2.2.1.3.1 时间离散间隔的稳定性要求 |
| 2.2.1.3.2 Courant稳定性条件 |
| 2.2.1.4 运用FDTD电磁波模型对光镊力进行分析的主要步骤 |
| 2.2.2 基于矩量法(MoM)的光镊电磁波模型 |
| 2.2.2.1 MoM的均匀介质体散射问题积分方程的建立 |
| 2.2.2.2 MoM的离散化模式 |
| 2.2.2.3 MoM的基函数和试函数的选取 |
| 2.2.2.4 MoM的均匀介质体散射场的离散积分方程 |
| 2.2.3 运用MoM电磁波模型对光镊力进行分析的主要步骤 |
| 第三章 光镊的实验研究和分析 |
| 3.1 光捕获微球的试验系统 |
| 3.2 光捕获微球试验 |
| 3.3 光驱动微转子的试验系统搭建 |
| 3.3.1 光镊系统总体结构 |
| 3.3.2 光镊系统部分部件的选择 |
| 3.4 用于光驱动的微器件的设计加工和实验过程 |
| 3.4.1 微器件材料的选择 |
| 3.4.2 微器件的设计 |
| 3.4.3 微器件的加工和光驱动实验过程 |
| 3.5 光驱动微转子的实验结果 |
| 3.6 光驱动微转子的理论分析 |
| 3.6.1 万字型转子的光力矩分析 |
| 3.6.2 基于万字型转子的改进型转子光力矩分析 |
| 第四章 光纤光镊系统的搭建和试验研究 |
| 4.1 光纤原理 |
| 4.1.1 光纤类型 |
| 4.1.2 光纤的数值孔径 |
| 4.2 光纤光镊系统的搭建 |
| 4.3 光纤光镊捕获微球试验 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文的主要成果 |
| 5.2 研究工作的创新之处 |
| 5.3 论文工作的展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）基于微细加工技术的微电极的制备及其在废水生物处理中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 微电极技术 |
| 1.2.1 微电极概述 |
| 1.2.2 传统微电极的分类和制作方法 |
| 1.2.3 微细加工技术 |
| 1.3 微电极电化学理论 |
| 1.3.1 电化学定律 |
| 1.3.2 扩散方程 |
| 1.3.3 微电极的特性 |
| 1.3.4 微电极上的扩散电流 |
| 1.4 化学修饰电极 |
| 1.4.1 化学修饰电极概论 |
| 1.4.2 化学修饰电极的制备和类型 |
| 1.4.3 化学修饰电极的表征、功能与效应 |
| 1.4.4 化学修饰电极的应用 |
| 1.5 环境领域的微电极研究现状 |
| 1.6 本文的研究内容、目的和意义 |
| 参考文献 |
| 第二章 集成微电极的制作 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 材料和方法 |
| 2.2.1 材料和试剂 |
| 2.2.2 仪器设备 |
| 2.2.3 集成微电极的制作流程 |
| 2.2.4 电化学修饰集成的参比电极 |
| 2.2.5 电化学测试方法 |
| 2.3 结果和讨论 |
| 2.3.1 集成微电极系统的设计和制作 |
| 2.3.2 集成参比电极的表面结构表征和电化学表征 |
| 2.3.3 集成工作电极和对电极的电化学表征 |
| 2.3.4 集成微电极系统的干扰因素 |
| 2.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 亚硝酸盐微电极的制备及应用 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 材料和方法 |
| 3.2.1 材料和试剂 |
| 3.2.2 仪器设备 |
| 3.2.3 电化学修饰 |
| 3.2.4 好氧硝化颗粒污泥 |
| 3.2.5 颗粒污泥测试装置 |
| 3.2.6 电化学测试方法 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 Pt-Fe共沉积与醋酸纤维素覆膜的影响 |
| 3.3.2 修饰电极对亚硝酸根的电化学响应 |
| 3.3.3 序批式好氧硝化反应器运行状况 |
| 3.3.4 好氧硝化颗粒中亚硝酸根分布 |
| 3.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 同时测定硝酸盐和溶解氧微电极的制备及应用 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 材料和方法 |
| 4.2.1 材料和试剂 |
| 4.2.2 仪器设备 |
| 4.2.3 好氧硝化颗粒污泥 |
| 4.2.4 电化学测试方法 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 一阶导数线性扫描伏安法测定溶解氧 |
| 4.3.2 硝酸盐和溶解氧同时测定微电极的修饰与表征 |
| 4.3.3 修饰电极对硝酸根和溶解氧的响应 |
| 4.3.4 好氧硝化颗粒中硝酸根和溶解氧测定 |
| 4.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 亚微米微电极阵列的制备、修饰及应用 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 材料和方法 |
| 5.2.1 材料和试剂 |
| 5.2.2 仪器设备 |
| 5.2.3 微电极阵列的制备过程 |
| 5.2.4 电化学修饰 |
| 5.2.5 电解系统 |
| 5.2.6 氮类物质定量分析方法 |
| 5.3 结果和讨论 |
| 5.3.1 微电极阵列的设计和制作 |
| 5.3.2 修饰微电极阵列的表征 |
| 5.3.3 电化学电解水体中硝酸盐 |
| 5.3.4 电化学催化还原硝酸盐机理 |
| 5.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 微型MFC电极的制备及应用 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 材料和方法 |
| 6.2.1 材料和试剂 |
| 6.2.2 仪器设备 |
| 6.2.3 微型MFC电极的制作过程 |
| 6.2.4 微型MFC反应器的组装 |
| 6.2.5 分析测试方法 |
| 6.2.6 菌液 |
| 6.3 结果和讨论 |
| 6.3.1 微型MFC的设计与制备 |
| 6.3.2 产电能力测试 |
| 6.4 小结 |
| 参考文献 |
| 总结 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
（9）纳米结构空心球的制备与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 纳米材料与纳米结构概述 |
| 1.2.1 纳米材料的特殊效应 |
| 1.2.2 纳米结构和纳米材料的发展史 |
| 1.2.3 纳米材料和纳米结构的发展趋势 |
| 1.3 空心球结构纳米材料的研究 |
| 1.3.1 空心球结构纳米材料的发展现状 |
| 1.3.2 空心球结构纳米材料的分类 |
| 1.3.3 空心球结构纳米材料的制备技术 |
| 1.4 空心球结构纳米材料的应用 |
| 1.4.1 在填料方面的应用 |
| 1.4.2 在催化方面的应用 |
| 1.4.3 在生物医药方面的应用 |
| 1.4.4 在光学方面的应用 |
| 1.4.5 其他应用 |
| 1.5 本论文的研究目的及意义 |
| 第二章 实验试剂、仪器及表征方法 |
| 2.1 主要实验试剂 |
| 2.2 实验设备与仪器 |
| 2.3 表征方法 |
| 2.3.1 透射电子显微(TEM)分析 |
| 2.3.2 场发射扫描电子显微(FESEM)分析 |
| 2.3.3 X射线衍射(XRD)分析 |
| 2.3.4 荧光光谱分析 |
| 2.3.5 荧光寿命分析 |
| 第三章 水热法制备多孔NiO纳米结构空心球 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 X射线衍射(XRD)分析 |
| 3.3.2 场发射扫描电子显微(FESEM)分析 |
| 3.4 Ni(OH)_2和NiO纳米结构空心球的形成机理讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 水热法制备高相变温度的TiO_2纳米结构空心球 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 X射线衍射(XRD)分析 |
| 4.3.2 场发射扫描电子显微(FESEM)分析 |
| 4.3.3 透射电子显微(TEM)分析 |
| 4.3.4 光催化性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 水热法制备RE_2O_3:Eu~(3+)(RE=Y,Gd)纳米结构空心球 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 X射线衍射(XRD)分析 |
| 5.3.2 场发射扫描电子显微(FESEM)分析 |
| 5.3.3 X射线能量色散光谱(EDS)分析 |
| 5.3.4 透射电子显微(TEM)分析 |
| 5.3.5 荧光光谱(PL)分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（10）用于半导体和金属表面三维微/纳结构制备的新型电化学加工方法及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 微机电系统简介 |
| §1.2 现代微细加工技术 |
| 1.2.1 微细加工技术分类 |
| 1.2.2 光刻结合刻蚀技术 |
| 1.2.3 体硅加工技术 |
| 1.2.4 硅表面微加工技术 |
| 1.2.5 LIGA技术 |
| 1.2.6 复制技术 |
| 1.2.7 三束直写加工技术 |
| 1.2.8 电火花微加工技术 |
| 1.2.9 新型无掩膜加工技术 |
| 1.2.10 现代微细加工技术的应用 |
| §1.3 电化学微加工技术 |
| 1.3.1 EFAB技术 |
| 1.3.2 掩膜电化学加工技术 |
| 1.3.3 超短脉冲电化学微加工 |
| 1.3.4 硅电化学阳极溶解技术 |
| 1.3.5 基于扫描电化学显微镜的微加工技术 |
| 1.3.6 扫描探针技术 |
| §1.4 新型电化学微加工技术简介 |
| 1.4.1 复杂三维加工方法及其局限性 |
| 1.4.2 约束刻蚀剂层技术简介 |
| 1.4.3 基于琼脂糖印章的电化学微加工技术 |
| §1.5 本论文的目标和设想 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验部分 |
| §2.1 实验材料与试剂 |
| 2.1.1 实验所用化学试剂 |
| 2.1.2 被加工基底材料 |
| 2.1.3 其它实验装备或器件所用材料 |
| §2.2 模板电极(工作电极)的制作 |
| 2.2.1 Pt微圆柱电极的制备 |
| 2.2.2 复杂硅基模板电极的制备、连接和包封 |
| 2.2.3 微凹半球模板电极的制备 |
| 2.2.4 三维Pt-Ir模板的制备 |
| 2.2.5 PMMA/Ti/Pt模板电极 |
| 2.2.6 几种模板电极的比较 |
| 2.2.7 图案化的琼脂糖凝胶模板 |
| §2.3 电解池 |
| §2.4 超精密电化学微加工系统 |
| 2.4.1 仪器的组成及其性能 |
| 2.4.2 电化学微加工的基本步骤 |
| §2.5 磁控溅射技术 |
| §2.6 细胞培养 |
| 2.6.1 细胞培养仪器与器皿 |
| 2.6.2 仪器清洗及消毒 |
| 2.6.3 溶液配置 |
| 2.6.4 细胞培养操作 |
| §2.7 表征方法 |
| 2.7.1 金相显微镜 |
| 2.7.2 激光扫描共聚焦显微镜 |
| 2.7.3 原子力显微镜 |
| 2.7.4 扫描电子显微镜 |
| 2.7.5 倒置显微镜 |
| 2.7.6 接触角测量 |
| 参考文献 |
| 第三章 约束刻蚀剂层技术用于n-GaAs表面三维微加工 |
| §3.1 前言 |
| §3.2 GaAs刻蚀体系的选择和优化 |
| 3.2.1 刻蚀体系的选择 |
| 3.2.2 刻蚀体系的优化 |
| §3.3 复杂三维模板的复制加工 |
| 3.3.1 复杂硅基模板电极的复制加工 |
| 3.3.2 微凹半球阵列模板电极的复制加工 |
| §3.4 GaAs表面微加工的一些探讨 |
| 3.4.1 Br_2对不同晶面GaAs刻蚀的机理 |
| 3.4.2 利用CELT技术对GaAs的深刻蚀 |
| §3.5 本章小节 |
| 参考文献 |
| 第四章 约束刻蚀剂层技术用于p-Si表面三维微加工 |
| §4.1 前言 |
| §4.2 Si刻蚀体系的选择和优化 |
| 4.2.1 刻蚀体系的选择 |
| 4.2.2 刻蚀体系的优化 |
| §4.3 复杂三维模板的复制加工 |
| 4.3.1 Pt-Ir微半球模板电极的复制加工 |
| 4.3.2 "XMU"模板电极的复制加工 |
| §4.4 Si及GaAs刻蚀体系的比较 |
| 4.4.1 Si及GaAs刻蚀体系的差异 |
| 4.4.2 Si及GaAs刻蚀体系差异的理论解释 |
| §4.5 本章小节 |
| 参考文献 |
| 第五章 约束刻蚀剂层技术用于n-GaAs上衍射光学微透镜的加工 |
| §5.1 前言 |
| §5.2 提高PMMA/Ti/Pt模板镀层稳定性的研究 |
| 5.2.1 PMMA的表面溅射 |
| 5.2.2 磁控溅射条件的优化 |
| §5.3 利用CELT技术加工n-GaAs衍射光学微透镜阵列 |
| 5.3.1 CELT技术加工GaAs微透镜阵列元件的问题和应对 |
| 5.3.2 GaAs微透镜阵列元件"刻蚀—捕捉"体系的优化和微区中溶液的补充 |
| §5.4 n-GaAs微光学元件高分辨加工的理论解释 |
| 5.4.1 无基底时电生刻蚀剂的浓度分布 |
| 5.4.2 模板与基底间薄层内电生刻蚀剂的浓度分布 |
| 5.4.3 GaAs上二元光学元件刻蚀过程中涉及的理论模拟和计算 |
| §5.5 本章小节 |
| 参考文献 |
| 第六章 基于琼脂糖印章的电化学微加工技术 |
| §6.1 前言 |
| §6.2 使用E-WETS技术对p-Si的加工 |
| 6.2.1 p-Si微加工体系电化学行为的研究 |
| 6.2.2 E-WETS技术用于p-Si微加工 |
| 6.2.3 影响p-Si微加工的因素 |
| §6.3 使用E-WETS技术对铜和镍的微加工 |
| 6.3.1 使用E-WETS技术对铜的微加工 |
| 6.3.2 使用E-WETS技术对镍的微加工 |
| §6.4 使用E-WETS对Au/ITO膜的微加工及其在生物方面的应用 |
| 6.4.1 使用E-WETS技术对Au/ITO膜的微加工 |
| 6.4.2 Hela细胞在图案化Au/ITO膜表面的阵列化 |
| §6.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 论文的一些探讨和展望 |
| §7.1 约束刻蚀剂层技术的一些探讨 |
| 7.1.1 捕捉剂浓度选择与基底的关系 |
| 7.1.2 GaAs上衍射型微光学元件加工仍然存在的问题 |
| 7.1.3 GaAs上衍射型微光学元件的光学性能表征 |
| §7.2 约束刻蚀剂层技术的展望 |
| 7.2.1 克服溶液补充问题的解决途径 |
| 7.2.2 在基底上进行抛光整平的应用 |
| 7.2.3 加工纳米尺度阵列结构 |
| 7.2.4 CELT技术的拓展应用 |
| §7.3 电化学湿印章技术的展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
四、基于激光捕捉微粒子实现微细加工的新概念研究（论文参考文献）
- [1]磁珠法生物提取芯片的磁流耦合磁珠吸附特性研究[D]. 顾佳鎏. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [2]太赫兹大功率慢波结构的设计与制造[D]. 姚磊. 上海交通大学, 2019(06)
- [3]基于双光子聚合技术的蛋白质基微结构的制备及性能研究[D]. 魏书心. 天津大学, 2018(07)
- [4]人工面神经的电极学研究[D]. 张奕. 上海交通大学, 2015(02)
- [5]基于空间光调制器的飞秒激光并行加工技术研究[D]. 杨亮. 中国科学技术大学, 2015(09)
- [6]利用毛细管微探针的微结构制备新方法研究[D]. 周雅各. 浙江大学, 2011(07)
- [7]多体系统和复杂微器件的光驱动研究[D]. 翟晓敏. 中国科学技术大学, 2009(04)
- [8]基于微细加工技术的微电极的制备及其在废水生物处理中的应用[D]. 陈猷鹏. 中国科学技术大学, 2009(09)
- [9]纳米结构空心球的制备与性能研究[D]. 刘姝君. 长春理工大学, 2009(01)
- [10]用于半导体和金属表面三维微/纳结构制备的新型电化学加工方法及其应用[D]. 张力. 厦门大学, 2008(08)