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自上而下的纳米材料合成

1970
研究人员在洁净室中操作球磨机进行自上而下的纳米材料合成。

(图片仅供参考)

自上而下的合成是指从较大的块体材料开始,将其分解或图案化至纳米尺度,从而创建纳米材料。关键技术包括球磨等机械方法和光刻方法,例如光刻、电子束光刻和纳米压印光刻。这些方法通常用于创建结构化表面和集成电路,但可能会受到表面缺陷的影响。

自上而下的方法在概念上很简单:它们是传统微加工技术向更小尺寸的延伸。最突出的例子是光刻技术,它是半导体工业的基石。在光刻技术中,光敏聚合物(光刻胶)被涂覆到基板上。使用掩模选择性地将光刻胶暴露在紫外光下,引起化学变化,从而可以选择性去除暴露或未暴露的区域。然后可以蚀刻或沉积下面的材料,将图案从掩模转移到基板上。为了实现纳米级特征,使用较短波长的光源(例如,极紫外光,EUV)或替代图案化源,例如电子束(电子束光刻)。电子束光刻提供非常高的分辨率,但它是一个缓慢的串行过程,因此不适合大规模生产,但非常适合原型设计和掩模制作。

另一类主要的自上而下的方法是机械研磨。例如,高能球磨法是将块状材料放入装有硬质研磨介质(球)的容器中。容器高速旋转,使球与材料碰撞并破碎,从而逐渐将其粒径减小至纳米级。这种方法简单且可扩展,可用于生产大量纳米粉末,但对颗粒形状和尺寸分布的控制较差,并且可能引入来自研磨介质的杂质。

自上而下方法(尤其是光刻技术)的主要优势在于能够在大面积上制造出精密有序且复杂的结构,这对集成电路至关重要。然而,其显著缺点在于蚀刻或研磨过程中会引入晶体损伤和表面缺陷,这些缺陷可能对材料性能产生负面影响。.

UNESCO Nomenclature: 2211
- 固体物理学

类型

化学过程

中断

递增

用法

广泛使用

前体

  • 印刷机和早期平版印刷的发明
  • 摄影和感光化学品的开发
  • 晶体管的发明以及随后电子产品小型化的推动
  • 蚀刻工艺中真空技术和等离子体物理学的进步

应用程序

  • 计算机微处理器和存储芯片的制造
  • 微机电系统(mems)制造
  • 为生物医学应用创建图案表面
  • 用于陶瓷和复合材料的纳米粉末的生产
  • 纳米压印光刻模具的制造

专利:

NA

潜在创新理念

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相关领域:自上而下合成、光刻、光电刻、电子束光刻、球磨、微加工、半导体、蚀刻、纳米图案化、微机电系统。.

历史背景

自上而下的纳米材料合成

1962
1963
1965
1970
1970
1974-11-15
1980
1962
1963
1964
1968
1970
1970
1975
1980

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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