【摘要】：在第20屆中國科協(xié)年會(huì)閉幕式上,中國科協(xié)發(fā)布了12個(gè)領(lǐng)域中的60個(gè)重大科學(xué)問題和重大工程技術(shù)難題,其中在先進(jìn)材料領(lǐng)域中的納米纖維備受關(guān)注。單晶硅納米線作為一維納米材料,其優(yōu)越的機(jī)械特性、電光學(xué)特性、生化傳感特性及熱電特性,使其在光學(xué)設(shè)備、電子設(shè)備和生物傳感器等方面具有巨大的潛在應(yīng)用。因此低成本、高效率地制備指定形貌特征的納米線陣列成為重要的研究熱點(diǎn),本文以國家自然基金“可控液滴催化生長與刻蝕納米加工方法的研究”(編號(hào):51675141)為基礎(chǔ),主要研究可控液滴催化刻蝕法制備納米線陣列及加工帶有納米絨毛的微型培養(yǎng)皿和微流道。首先,探究分析銀催化刻蝕法制備納米線陣列中一步法和兩步法的刻蝕機(jī)理,分別對(duì)硅的二、四價(jià)溶解模型進(jìn)行理論分析;同時(shí)在對(duì)刻蝕溶液的操控中,選擇氣控微管液滴操控法,基于Young-Laplace方程,建立微管末端、刻蝕液滴和硅基底之間考慮接觸角滯后的移動(dòng)液橋力學(xué)模型,理論計(jì)算分析出微管末端與硅基底之間液橋力的大小和作用方向。其次,在氣控微管液滴操控法的理論研究基礎(chǔ)上,結(jié)合銀催化刻蝕過程的特點(diǎn)和要求,搭建包括氣控液滴操控單元、顯微視覺成像單元、運(yùn)動(dòng)定位單元和并聯(lián)轉(zhuǎn)角單元在內(nèi)的可控液滴催化微納刻蝕加工系統(tǒng)。此外,對(duì)基于顯微視覺反饋的加工策略及控制方法進(jìn)行分析,編寫軌跡規(guī)劃界面、檢測(cè)調(diào)控界面和雙視成像界面共存的計(jì)算機(jī)軟件,并加入“空載檢測(cè)”指令來檢測(cè)微管末端和硅基底之間的距離變化。再次,利用銀納米顆粒作為催化劑對(duì)單晶硅進(jìn)行催化刻蝕實(shí)驗(yàn),制備不同長徑比的硅納米線陣列和改變硅片表面形貌特點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)改變刻蝕條件中的硝酸銀濃度、雙氧水濃度、刻蝕時(shí)間、刻蝕溫度及光照等參數(shù),總結(jié)分析出各參數(shù)對(duì)硅納米線長徑比及微納結(jié)構(gòu)的影響,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)形貌控制,最后對(duì)刻蝕后的硅片表面進(jìn)行了反射率測(cè)試,實(shí)驗(yàn)表明刻蝕后的硅片的表面微納結(jié)構(gòu)對(duì)波長為400~2000nm的光具有顯著的減反射效果。最后,利用已搭建的微納刻蝕加工系統(tǒng),進(jìn)行可控液滴催化刻蝕的實(shí)驗(yàn)研究。分析可控液滴催化刻蝕的實(shí)驗(yàn)機(jī)理,通過直寫式催化刻蝕和水下催化刻蝕進(jìn)行加工刻蝕;通過改變應(yīng)用壓強(qiáng)、微管停留時(shí)間和微管運(yùn)動(dòng)速度參數(shù),總結(jié)分析其對(duì)點(diǎn)型和線型刻蝕形貌特征的影響;最后根據(jù)點(diǎn)型和直線型刻蝕特征制備帶有納米絨毛的微型培養(yǎng)皿和微流道,分析不同刻蝕圖案在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)中的應(yīng)用。
【圖文】：

圖 1-1 應(yīng)用于葡萄糖檢測(cè)的氧化鋅納米線化鋅納米吸納擁有良好的壓電特性和半導(dǎo)體性質(zhì)，中用電化學(xué)溶液方法，在 Kevlar 纖維表面制備生長出氧鋅納米線的導(dǎo)電性出了纖維納米發(fā)電機(jī)，纖維表面的

圖 1-2 基于氧化鋅納米線制備的纖維納米發(fā)電機(jī)2）銀納米線特性及其應(yīng)用銀納米線具有導(dǎo)電性優(yōu)異、導(dǎo)熱性優(yōu)良、表面電阻低、透明度高和生物相良好等特性[8]，，因而被廣泛地應(yīng)用于化學(xué)催化、制備微電子設(shè)備、制備薄膜太
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2645618