激光干涉光刻織構(gòu)化硅表面及微摩擦性能研究.pdf

1、隨著特征尺寸深入到微/納米量級,由于尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)的影響,微摩擦和粘附問題成為影響M/NEMS快速發(fā)展的關(guān)鍵因素。微構(gòu)件表面織構(gòu)化是 M/NEMS摩擦學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。激光干涉光刻作為一種新興的微織構(gòu)加工手段,具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、效率高和大視場曝光等優(yōu)點(diǎn)。本文通過激光干涉光刻的方法在單晶硅表面構(gòu)筑了不同類型和尺寸的微織構(gòu),并利用AFM對織構(gòu)化硅表面進(jìn)行了摩擦性能測試,主要研究工作內(nèi)容及成果如下。
　　1、從麥克斯韋光電方程組

2、出發(fā),對干涉光強(qiáng)分布的基本表達(dá)式進(jìn)行了理論推導(dǎo)。利用MATLAB軟件模擬了雙光束單曝光、雙光束雙曝光的干涉光強(qiáng)分布,同時(shí)分別對不同曝光劑量雙光束單曝光、雙光束雙曝光干涉光刻及雙尺度復(fù)合織構(gòu)光刻進(jìn)行了研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:激光干涉光刻用于制備大面積的周期性條紋、孔陣列、柱陣列及雙尺度復(fù)合織構(gòu)具有可行性。
　　2、以計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果為依托,自行設(shè)計(jì)并搭建了雙光束激光干涉光刻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),開展了對激光干涉光刻的研究。利用雙光束單曝光和雙曝光干涉

3、光刻分別在光致抗蝕劑表面制備出條紋和網(wǎng)格圖案,并采用化學(xué)濕法腐蝕的方法將其成功復(fù)制在單晶硅(100)表面,圖形轉(zhuǎn)移質(zhì)量較好;通過改變光束入射角θ,在硅表面實(shí)現(xiàn)了不同周期條紋和網(wǎng)格織構(gòu)的構(gòu)筑;改變曝光劑量,嚴(yán)格控制顯影時(shí)間和刻蝕時(shí)間,得到了不同尺寸的條紋和網(wǎng)格織構(gòu),且隨著曝光劑量的增加,網(wǎng)格織構(gòu)逐漸由孔陣列演變?yōu)橹嚵?介紹了兩種雙尺度復(fù)合織構(gòu)的制備方法,并取得了良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　3、利用原子力顯微鏡對不同類型、尺寸織構(gòu)化的硅表