论文部分内容阅读
微沟道是生物化学、微纳流体行为研究、纳米光学、生物医学等方面研究的重要载体,是微控流芯片(Microfluidic Chip)的核心部分,也是纳米制造工艺研究的主要对象之一。本文以微控流芯片中的微流体流动特性和纳米管道制备技术的研究热点为背景,展开全文的研究。针对目前主流微纳工艺的高成本和低可控性的不足,本文从MEMS选择性工艺出发,重点研究离子束干法刻蚀原理和和双阴影效应,提出了一种新颖的基于离子束角度选择性的纳米制造技术。根据离子束双阴影效应,即离子束的角度选择性,本文建立了自对准的双纳米沟道的离子束刻蚀模型,并结合其他MEMS选择性工艺,在微米掩模图形上成功制备出双纳米沟道。最后将这种新型纳米制造工艺尝试应用于微控流芯片中。本文的工作主要有以下几部分组成。首先,综述介绍了微系统技术和纳米制造技术的发展和应用,并提出MEMS选择性工艺在纳米制造上的重要性和相关的技术。同时以微控流芯片的研究为背景,提出本文课题研究的目的和方向。接着,根据微流体在沟道内的流动特性相关理论,简述了微米沟道的不同横截面形状对微流体的流动的不同影响,并重点介绍了带有双纳米沟道的微通道的模型和它的应用价值。然后,从MEMS选择性工艺出发,研究干法刻蚀中的离子束刻蚀技术。重点分析离子束在刻蚀微米尺度图形时所表现出的双阴影效应,建立基于离子束刻蚀的自对准的纳米沟道模型,并结合其他的MEMS选择性工艺,设计了可行的工艺方案。最后,在2um宽的掩模基础上,利用离子束双阴影效应成功制备出双纳米沟道,其宽度可达200nm。同时,将这种新颖的纳米沟道制备技术尝试应用于微控流芯片的流片中,并作初步的测试。本文在研究新型工艺下所获得的纳米沟道具有良好的自对准性和低的工艺成本,有可能应用于生物医学、微纳米流体的研究。