2025年09月23日 08:54:22 来源:东莞市宇匠数控设备有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量:9
21 世纪以来,随着微纳米加工技术的不断成熟,以硅为主要基础材料的微机电系统( MEMS) 得到了快速的发展,并且在航空、航天、生物、医疗等领 域都有了一定的应用。同时,为了满足不同应用的特殊需求,研究人员也在尝试各种新的材料作 为 MEMS 基础材料。例如,为了制备柔性可穿戴设备,有研究人员以聚二甲基硅氧烷( PDMS) 等柔性材料作为基础材料制备可穿戴 MEMS[4 - 6]。再如, 为了满足在 MEMS 在恶劣环境下工作的需求,约翰• 霍普金斯大学的 Kevin J. Hemker 团队研发了一种抗拉强度、耐高温性能都比硅强的镍钼钨合金薄膜,基于该合金材料的 MEMS 有望在高温、高压等恶劣条件下工作[7]。因此,随着 MEMS 应用范围和领域的不断扩展,研究和寻找适用于各种不同应用领域的 MEMS 基础材料正日益受到重视[8 - 9]。
石墨是一种结晶形碳,它的结晶格架为六边形层状结构,每一层都是单原子厚度的石墨烯,其不仅 有类似于硅的导电,导热,耐高温,抗辐射等特性,而 且具有润滑性和化学稳定性[10 - 13]。早前,Dien-wiebel 等[14]在真空环境下研究了纳米级石墨接触面的摩擦问题,发现石墨层间摩擦力极低,具有明显 超润滑特性。后来,郑泉水等[15 - 17]发现大气环境下微米级石墨层间也具有超低摩擦即超滑特性。此外,石墨具有良好的化学稳定性,常温下能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀[18 - 19],因此,石墨也有望成为 MEMS 基础材料的一种选择。目前,微加工技术是制备 MEMS 的重要方法,如能利用常用的微加工技术对石墨进行微加工工艺研究,并分析在石墨基 上大批量、稳定、可控地制备各种掩模图案和石墨微 结构的可行性,一定程度上可以推动石墨成为MEMS 基础材料。故本文利用常用的微纳米加工技术对石墨进行微加工工艺研究,并在石墨和石墨表 面大批量、稳定、可控地加工出各种光刻胶掩模图案 和石墨微结构。
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本文研究薄膜沉积,光刻,刻蚀等常用的微纳米加工工艺对石墨进行微加工,并通过微纳米加工工艺在石墨上大批量、稳定、可控地制备出各种掩模图 案和石墨微结构。首先,设计薄膜沉积,光刻和刻蚀 的工艺,同时设计并制作了含有不同形状,不同大小掩模图案的掩模版。之后,摸索微加工的工艺参数, 并在高定向热解石墨表面完成了薄膜沉积,光刻,刻蚀等微加工。最后,对加工后的石墨进行表征。结果表明,利用薄膜沉积技术在石墨表面沉积的薄膜可以满足后续光刻,刻蚀等工艺的要求。同时,通过光刻技术可以根据设计的掩模板图案在石墨表面大批量、稳定、可控地加工出不同形状,不同尺寸的光刻胶掩模图案,并且具有较好的掩模图案成像的效果。此外,利用刻蚀技术可在石墨表面加工出形状较规则,排列整齐且垂直度较高的微结构。故石墨满足目前常用的微纳米加工技术,故一定程度上可以推动石墨成为 MEMS 基础材料,从而对石墨的应用具有重要意义。