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激光微加工应用潜力的调查

激光与光电子学进展 1999年第1期36卷 29-32页

作者：楼祺洪高鸿奕

微加工的一个极为重要的应用是集成电路芯片的制造，因为集成电路芯片尺寸在变小而电路复杂度却不断增加。激光微加工技术对两个方面皆有贡献，既能提高电路复杂度，又不多占芯片空间。随着高级终端微处理器和控制芯片的管脚数目超过２... 详细信息

微加工的一个极为重要的应用是集成电路芯片的制造，因为集成电路芯片尺寸在变小而电路复杂度却不断增加。激光微加工技术对两个方面皆有贡献，既能提高电路复杂度，又不多占芯片空间。随着高级终端微处理器和控制芯片的管脚数目超过２０８个，一些独创性的技术如球状格子...

关键词：激光微加工应用调查微加工

拓扑绝缘体Bi2Se3纳米线的微加工及自旋注入检测

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拓扑绝缘体Bi2Se3纳米线的微加工及自旋注入检测

作者：汤猛南京大学

学位级别：硕士

拓扑绝缘体是一种具有自旋极化金属表面态的新型奇异半导体,这一表面导电态表现出强鲁棒性以及独一无二的电学传输特性,这使其在低能量耗散电子学,热电子学,催化作用以及近红外电极方面具有极大的潜在应用前景。近期对于半导体自旋结构... 详细信息

拓扑绝缘体是一种具有自旋极化金属表面态的新型奇异半导体,这一表面导电态表现出强鲁棒性以及独一无二的电学传输特性,这使其在低能量耗散电子学,热电子学,催化作用以及近红外电极方面具有极大的潜在应用前景。近期对于半导体自旋结构的研究取得了很大的进展。在体态硅材料中,采用铁磁电极作为自旋极化注入源／检测端,证实了电子的自旋注入,自旋传输,自旋探测和自旋积累的存在。另外,还涌现出大量有关体态锗、砷化镓、石墨烯、碳纳米管的自旋研究。相比之下,一维无机半导体纳米线的自旋输运研究则显得相对乏人问津,仅报道了有关硅,锗,氮化铟以及氮化镓等材料的相关研究。由于纳米线具有尺寸小和一维结构限制的体型优势,理论预测纳米线将会展现出有实用价值的新型物理特性。本文以Bi2Se3纳米线作为主要研究材料,深入探讨为成功实现纳米线自旋注入必须采用的三种微加工技术：紫外线光刻,无掩膜光刻以及电子束曝光。分析了在工艺加工流程之中各个工艺参数对器件的影响,并针对这几种加工方式方法的特点与区别,总结出一套行之有效的工艺手段,确定了各工艺参数的最佳优化结果,提高了样品加工的成功率,包括曝光剂量、工艺流程和电极尺寸等参数。之后对器件进行了一系列的表征和测量,得到了有关器件的形貌、电学输运等相关性质的测量结果。由此证明了通过纳米微加工工艺对硒化铋纳米线在室温下进行自旋注入在实用方面具有极大的可行性,也使得进一步的研究工作得以展开,同时有助于未来实现自旋电子学器件的应用。

关键词：拓扑绝缘体 Bi2Se3纳米线微加工自旋注入电子输运

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用准分子激光进行微加工

激光与光电子学进展 1998年第8期35卷 30-33页

作者：友清

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铝硅酸盐玻璃的激光微加工技术研究

铝硅酸盐玻璃的激光微加工技术研究

作者：蒋凌峰深圳大学

学位级别：硕士

近年来,超快激光微加工快速的发展,可广泛应用于微电子、显微外科和工业加工等领域。超快激光可烧蚀和微加工几乎所有类型材料,只要使用一组最佳的加工参数,便可以在微米精度上控制进行切割、铣削、蚀刻和纹理表面。相比普通激光,超快... 详细信息

近年来,超快激光微加工快速的发展,可广泛应用于微电子、显微外科和工业加工等领域。超快激光可烧蚀和微加工几乎所有类型材料,只要使用一组最佳的加工参数,便可以在微米精度上控制进行切割、铣削、蚀刻和纹理表面。相比普通激光,超快激光对于透明材料微加工更有优势,其超短的脉冲避免了加工材料表面褶皱的形成,超高的能量密度使得材料对激光的线性吸收转换为非线性吸收,避免了材料加工区域热响应区的形成。同时紫外激光也因波长短、加工区域周围热效应小、成本低等特点在微加工具有独特的优势,能有效提高加工精密度,广泛应用在工业激光微加工领域中。体内选择性激光刻蚀技术(ISLE)将激光改性与化学刻蚀相结合,近些年得到了广泛的关注。本论文采用体内选择性激光刻蚀技术的方法,利用超快激光和紫外激光在康宁玻璃(铝硅酸盐玻璃)进行微加工研究并探究其在工业上应用。本论文的主要内容包括:1.介绍了超快激光对透明材料微加工的研究现状,激光对透明材料微加工的两种方法及其对应刻蚀机理。2.飞秒激光选择性刻蚀制备微通道的研究。飞秒激光的激光功率和刻蚀速率是激光微加工制备微通道的重要参数,通过最佳的加工参数可使所产生的热效应可以忽略不计。实验表明,当激光功率为5mW、刻蚀速率为0.033mm/s和100X的显微物镜作为加工参数时,辅助高浓度高温的KOH溶液,在铝硅酸盐玻璃内可制备长径比为20的锥度微通道,并在此基础上制备长径比可达45的“Z”型和“Y”型二维微通道。3.贝塞尔光束对铝硅酸盐玻璃微加工的研究。介绍了贝塞尔光束长焦深的特性和加工透明材料的优势。实验中,利用贝塞尔光束选择性刻蚀方法可在铝硅酸盐玻璃表面制备出宽度50μm,深度最大3mm,无长度限制均匀的微槽结构;在激光切割方面,使用该方法利用化学裂片的方式代替之前激光裂片和机械裂片,可用于工业上对透明材料微米级结构的高精度去除。4.紫外激光配合碱性腐蚀制备微透镜阵列的研究。介绍了紫外激光“冷源”微加工透明材料时产生较小热影响区的特点。在工业加工的需求下,实验最终制备出直径为20μm任意填充比的凹面微透镜阵列。

关键词：微加工超快激光激光选择性刻蚀贝塞尔光束铝硅酸盐玻璃

飞秒激光与透明晶体作用机理及微加工可行性研究

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飞秒激光与透明晶体作用机理及微加工可行性研究

作者：蔡君古曲阜师范大学

学位级别：硕士

近年来，由于飞秒激光烧蚀透明材料时所独有的特性，使得飞秒激光对透明材料的微加工研究成为了人们广泛关注的焦点，但多集中于研究与玻璃、石英、晶体等一些硬质材料相互作用，而对传统的容易解理材料，如冰洲石、云母晶体等的损伤阈... 详细信息

近年来，由于飞秒激光烧蚀透明材料时所独有的特性，使得飞秒激光对透明材料的微加工研究成为了人们广泛关注的焦点，但多集中于研究与玻璃、石英、晶体等一些硬质材料相互作用，而对传统的容易解理材料，如冰洲石、云母晶体等的损伤阈值和微加工研究还鲜有报道。尤其是云母材料切割、钻孔加工技术还存在诸多的技术问题难以解决，严重制约了此优质光学双折射材料的利用。因此，研究飞秒激光与云母晶体的相互作用有着非常重要的实际意义，这一研究项目也得到了省主管部门的资金支持。本论文对飞秒激光微加工云母晶体进行了部分的理论与实验研究工作，主要包括以下几个部分的内容：（1）介绍了飞秒激光与透明材料的微细加工研究现状，总结探讨了飞秒激光烧蚀透明材料的物理机制，其中，重点讨论了雪崩电离及多光子电离的过程，理论分析了激光脉冲烧蚀透明材料的烧蚀阈值、烧蚀深度与脉宽和光子能量之间的关系。（2）实验测量了飞秒激光烧蚀不同厚度的云母材料的损伤阈值，研究了材料厚度与损伤阈值的关系，验证了飞秒激光与透明材料相互作用的多光子电离损伤机制，得出了损伤阈值与材料的厚度无关，而只与材料本身的性质有关的结论，并为飞秒激光微加工透明晶体的研究打下了基础。（3）利用飞秒激光对云母晶体进行微加工可行性实验研究，并尝试了制备微型实验器件的研究工作;针对云母材料孔加工技术，详细比较了飞秒激光孔加工与机械孔加工这两种工艺之间的优劣性。本文的主要创新点如下：（1）首次提出通过云母晶体的飞秒激光能量透射比的迅速变化来判断材料损伤阈值点的观点，并利用这一方法测量了厚度在45μm～138μm内的云母晶体的损伤阈值。实验发现，在特定脉宽的飞秒脉冲激光作用下，其损伤阈值与材料的厚度无关，而只与材料本身的性质有关。（2）研究了飞秒激光对云母材料孔加工工艺的可行性，实验结果表明，其具有传统的机械孔加工云母材料所无可比拟的优势。成功用飞秒激光加工出了直径小到了几百微米的微小型云母波片，为将来云母材料微型化的应用提供了重要的借鉴意义。

关键词：激光技术飞秒激光云母晶体损伤阈值微加工

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超高压处理对微加工茭白货架期影响的研究

超高压处理对微加工茭白货架期影响的研究

作者：王庆新江南大学

学位级别：硕士

超高压处理技术被认为是近年来新的食品加工与保藏技术中最有潜力和发展前途的一种冷杀菌技术。利用超高压技术加工食品,能有效地克服传统的热加工法处理食品所带来的种种弊端,在满足能源问题、化学污染问题和社会对高质量食品的需求等... 详细信息

超高压处理技术被认为是近年来新的食品加工与保藏技术中最有潜力和发展前途的一种冷杀菌技术。利用超高压技术加工食品,能有效地克服传统的热加工法处理食品所带来的种种弊端,在满足能源问题、化学污染问题和社会对高质量食品的需求等方面充分体现出了其自身价值。尤其是现在人们对食品的新鲜度的要求越来越高,因而促使微加工食品概念的诞生,推动了对非热加工技术的研究开发。本论文以微加工茭白为对象,通过不同压力和保压时间对茭白中苯丙氨酸解氨酶（PAL）和过氧化物酶（POD）活性以及其他部分品质指标变化的影响,确定了微加工茭白的超高压预处理条件;以失重率、呼吸强度、细胞膜相对透性、维生素C含量、纤维素含量和色差变化等参数为指标,探讨了超高压处理对微加工茭白货架期保鲜的效果;此外,通过对微加工茭白在不同后续贮藏温度下呼吸强度、维生素C含量和叶绿素含量变化的分析,确定了超高压处理后微加工茭白的适宜贮藏温度;针对微加工茭白容易发生木质化的问题,研究了茭白木质化进程中木质素含量和与木质素合成相关的酶活性以及木质素合成的前体物——酚类物质含量的变化,并寻找它们之间的关系,分析了超高压处理对这三者的影响,以了解微加工茭白木质化的机理和超高压处理保持茭白嫩度的原因。实验结果表明,在室温（18～20°C）下,600MPa超高压处理10min,可显著降低茭白中PAL和POD的活性,并且茭白的营养成分和感官特性得以最大限度的保留;与对照相比,在贮藏过程中,超高压处理可以显著降低茭白的失重率、呼吸强度、细胞膜相对透性和纤维素含量等,并且在总体色泽上保持相对稳定。低温贮藏（4°C）可以有效延长微加工茭白的贮藏时间,并且提高其贮藏品质。此外,超高压处理通过调控PAL和POD的活性,影响了合成木质素的3种主要前体物质——香豆酸、咖啡酸和阿魏酸含量的变化,从而显著抑制了微加工茭白中木质素含量的上升,延缓了微加工茭白木质化的进程。实验结果证明了超高压处理作为一种冷杀菌手段应用于微加工茭白保藏的可能性。

关键词：超高压处理微加工茭白木质素苯丙氨酸解氨酶过氧化物酶酚类物质货架期

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准分子激光微加工若干特性研究

准分子激光微加工若干特性研究

作者：周月豪华中科技大学

学位级别：硕士

本文对准分子激光投影直刻微加工和扫描直写微加工的若干特性进行了研究,全文主要内容包括: （1）介绍了准分子激光的微加工特性及其在微加工领域的应用,揭示了准分子激光与金属材料、聚合物材料（PMMA）之间的相互作用机理... 详细信息

本文对准分子激光投影直刻微加工和扫描直写微加工的若干特性进行了研究,全文主要内容包括: （1）介绍了准分子激光的微加工特性及其在微加工领域的应用,揭示了准分子激光与金属材料、聚合物材料（PMMA）之间的相互作用机理,着重从准分子激光热效应的角度来描述了准分子激光投影直刻和扫描直写两种加工模式的特性。（2）研究了准分子激光投影直刻微孔加工中激光工艺参数与微孔入口孔径、形貌、表面横向影响区、最大刻蚀深度等微结构样品特性的关系,通过一系列的工艺实验,获得了激光工艺参数与微结构样品特性的关系曲线。（3）研究了准分子激光束扫描微加工中扫描速度、扫描次数等扫描特性与图形质量（如图形线宽、横向热影响区等）的关系,通过对金属材料与有机玻璃材料的准分子激光扫描直写工艺实验结果的分析,验证了准分子激光扫描图形加工的微加工特性。研究发现,较大的扫描速度、较小的脉冲频率、较低的脉冲能量有利于减小图形的线宽和热影响区。通过上述工艺参数的优化在有机玻璃上得到了图形质量较好的微电梳图形和“HUST”图形,并以此作为模型,电铸得到了具有一定深宽比的微结构。最后,总结了准分子激光直刻微激光工艺及其理论,揭示上述关系曲线的物理化学本质,为进一步改进准分子激光微加工工艺提供了依据,并对其做出了展望。

关键词：准分子激光微加工投影直刻扫描直写

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一体化纳秒激光微加工数控系统设计

一体化纳秒激光微加工数控系统设计

作者：李奕天津大学

学位级别：硕士

激光微加工凭借其加工方式灵活,使用方便,成本低,加工质量稳定可靠,污染少等特点,在半导体、微光学、精密机械等学科中得到了广泛的应用。开发具有自主知识产权的高精度激光微加工系统,对于发展我国精密制造业有着重要的现实意义。本文... 详细信息

激光微加工凭借其加工方式灵活,使用方便,成本低,加工质量稳定可靠,污染少等特点,在半导体、微光学、精密机械等学科中得到了广泛的应用。开发具有自主知识产权的高精度激光微加工系统,对于发展我国精密制造业有着重要的现实意义。本文在认真调研和深入分析的基础上,针对传统激光加工系统的不足,设计了一种新的一体化纳秒激光微加工系统结构,以计算机为主控和运算平台,集成PCI总线运动控制板卡,结构紧凑,使用方便。在软件设计方面,针对新系统的特点,对早期版本的数控软件进行修改和优化;在深入了解核心器件SM5004和激光AVIA 355-3000功能的基础上,增加了新的插补格式和控制功能。系统实现了快速精确的加工,并通过实验验证了其功能,并选择出合适的加工参数与控制方式。本文主要完成了以下工作:1.构建系统整体方案,确定了以SM5004为运动控制核心器件,计算机为人机交互和数据处理,PCI总线为通讯接口的一体化设计方案;2.完成运动控制板卡硬件设计和调试;完成了所有CPLD硬件程序,包括运动控制指令预处理模块,激光控制模块和解码模块在内的设计和调试,3.提出了精确控制激光能量的方法;提出激光能量与运动控制插补信号相配合的能量控制方式,经过实验验证效果良好;4.完善原有数控软件,根据新系统的特点进行了格式、传输方式等方面的改变,并且增加了用户手动控制,画笔存储等功能;5.充分利用SM5004芯片的优点,增加了圆插补,手动控制,速度控制,画笔功能,反馈显示等功能,扩展了系统的应用范围,方便用户使用;6.完成系统联调,并进行激光加工实验,验证系统的可靠性、精确度和加工能力。

关键词：纳秒激光微加工数控系统 CPLD PCI总线

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激光微加工应用潜力的调查

激光与光电子学进展 1999年第1期 30-33页

关键词：微加工打孔电路复杂度准分子激光器二聚物激光器激光应用潜力