飞秒激光双光子聚合三维微纳结构加工技术

飞秒激光双光子聚合微纳加工技术作为重要的三维微纳结构制备手段，已成为国际前沿研究热点。该技术利用激光与物质相互作用的双光子非线性吸收效应和阈值效应，可以突破经典光学理论衍射极限，实现纳米尺度的激光加工分辨力，在三维功能性微纳器件制备领域正在发挥着十分重要的作用。本文在介绍飞秒激光双光子聚合三维微纳加工技术的光物理和光化学过程基本原理的基础上，重点回顾人们在改善加工线宽及分辨力、提高加工效率等方面的研究进展与发展概况。该技术所制备的各种微光学器件、集成光学器件、微机电系统以及生物医学器件，不仅充分展示了飞秒激光双光子聚合三维微纳加工技术的高空间分辨力和真三维加工特点，也为其在相关前沿领域的应用提供具有启发性的思路。最后，对该技术实现高精度、高效率、低成本、大面积、多功能的三维微纳结构加工所存在的挑战和未来发展方向，进行了讨论和展望。     

基于SOI衬底加工的微型电场传感器研究

提出了一种基于微机械技术的微型电场传感器．该器件由振动部分和感应电极组成，通过静电梳齿结构驱动，并利用溅射到衬底的栅状金电极作为工作电极．基于SOI衬底加工的设计流程能够简化悬浮结构的制备．由于器件运动中受滑膜阻尼作用，因此可在大气下测试和封装，能够节约成本．阐述了器件的工作原理、结构仿真以及其键合／减薄工艺流程．该器件具有小尺寸和批量生产的优势，有望在安全预警和航天器升空环境探测等方面得以应用．     

微机电系统的发展及其应用

微机电系统是在微电子技术基础上产生和发展起来的多学科交叉的前沿科学研究领域，是面向21世纪的高新科技．介绍了微机电系统产生的背景影响、组成特征和基础研究内容，综述了微机电系统技术基础所涉及的材料、微机械设计和模、微细加工技术以及微封装与测试等领域，并对微机电系统的应用、典型的微器件、国内外的发展现状及前景进行全面分析．在此基础上，论述了MEMS技术目前存在的问题和未来发展的趋势．     

用于微机械器件和微电子机械系统的关键技术：微机械技术

微机械技术是研究，生产微机械器件和微电子机械诉关键技术，熟练掌握并不容易。本文总结了三个单位为时数年在微机械技术方面的研究成果，重点介绍我们首创的三项技术，即自对准的准三维加工技术，硅三维结构的无掩模腐蚀技术和硅／硅低温直接键合技术，也提到我们开展过的其他几项微机械技术以及所制作的几种微机械器件的参数或结果。     

微驱动精密定位技术应用

微驱动精密定位技术应用特点：以高分辨率（１０ｎｍ）、高速（ｍｓ级响应时间）实现微驱动定位。组成：微位移驱动系统，单模光纤耦合台，六维精密微调台，两维精密微调镜座。用途：能动光学器件，光学，微电子加工，激光领域等。评价：１９９４年通过了中国科学院鉴定，...     

纳机电系统

纳机电系统(NEMS)是基于微机电系统发展起来的新兴技术领域，同时也是纳米技术的重要组成部分．文中介绍了NEMS器件的微小尺寸、超高频率和超低能耗等重要特性，并列举了NEMS在生物、信息和纳米流体学等领域的应用．最后讨论了NEMS在发展中遇到的问题和涉及到的关键技术，如微观效应的影响，NEMS加工技术，NEMS的设计、仿真和优化，NEMS器件的驱动与检测，NEMS器件与宏观世界的通讯等．     

电子束在微／纳制造中的应用进展

微纳加工技术推动着集成电路不断缩小器件尺寸和提高集成度,而电子束光刻在纳米光刻技术制作中是最好的方法之一。介绍了近年来电子束光刻技术的研究进展及其在微%纳器件研制中的重要作用。     

飞秒激光加工微纳光学器件

光学器件正在向着小型化、集成化以及柔性可变形等方向发展，基于集成微纳光学器件的光学系统以其较低的功耗、快速的响应时间以及高信息容量等优势脱颖而出。然而目前的高精度微纳加工手段如聚焦离子束(focused ion beam,FIB)刻蚀、半导体光刻等工艺复杂，且缺乏灵活性。飞秒激光作为一种非接触、高精度、高脉冲强度的“冷”加工工具在微纳加工方面受到格外青睐。本文首先阐述了飞秒激光加工微纳光学器件的背景及相关机理，然后讨论了提高飞秒激光加工分辨率的各种方法，接着综述了基于飞秒激光的多种先进加工手段，其后总结了近年来飞秒激光加工微透镜、光栅、光波导以及光子晶体方面的代表性研究进展。最后，本文概括了飞秒激光加工微纳光学器件研究领域所面临的挑战以及未来发展方向。     

基于飞秒激光的高速双光子刻写技术

基于飞秒激光的双光子聚合(two-photon polymerization,TPP)加工技术一直是三维微纳加工技术中的研究热点。随着生命科学、材料工程、微纳光学等领域对复杂、大面积微型三维器件制备需求的提升，TPP加工效率不足的问题日益严重，加工时间过长不仅造成加工结构的不稳定，更是严重阻碍这些重要三维器件的进一步推广应用。本文以TPP加工效率提升方面的研究工作为主线，分别从单光束刻写、并行多光束刻写、面曝光和体曝光四个方式进行总结与对比，阐述相应的光学系统设计、刻写策略、刻写精度与通量等方面的研究情况，总结各种技术的优势与劣势，同时展望未来发展趋势。     

RIBE-5型反应离子束刻蚀机

反应离子束刻蚀技术是近年来发展起来的一种微细加工技术，它利用反应离子束轰击团体表面时发生的溅射效应和化学反应剥离加工工作上的几何图形。具有极高的分辨率，能够控制槽深和槽壁角度，表面应力小。反应离子束刻蚀技术已有效地用于研究和制造大规模和超大规模集成电路，声表面波器件，磁泡存储器，微波器件，集成光路，超导器件，闪烁光栅等。本文叙述了一台ＲＩＢＥ－５型反应离子束刻蚀机的工作原理、结构特点、技术性能和刻蚀工艺实验结果．     

飞秒激光微精细加工技术与MEMS动态测试技术

本文阐述了飞秒激光微精细加工技术的原理特点，在微机械和微光学中的应用，及其在加工研究中取得的一些进展；提出一种基于计算机视觉、显微干涉及激光多普勒的MEMS的动态测试技术，实现MEMS器件平面运动幅度的快速测量、平面和离面运动的测量和离面运动的瞬态测量。     

微流量测量与控制系统

本文在一些成功的微流体器件的设计加工基础上，提出了一种计算机控制的微流量测量与控制系统。对各个微机械器件做了介绍，并分析了系统的可行性。     

光子计数成像器件

论述了光子计数成像器件的基本原理，对多阳极微通道板阵列器件，叠合阳极，楔条形阳极和Ｓｉ位敏阳极结构的光子计数成像器件分别作了介绍，给出了ＧＤＢ－６０１型ＭＣＰ－ＰＭＴ的一些实验结果。     

双光子微加工技术与应用研究

双光子微加工技术是利用材料对飞秒激光束在焦点局部区域发生的双光子吸收现象，并通过逐点扫描来实现微器件三维成型的加工技术．介绍了双光子微加工技术的原理、特点和过程，描述了该加工技术的实验系统，并给出了部分利用该系统获得的初步实验结果，最后简单介绍了双光子微加工技术的一些实际应用。     

太赫兹真空电子器件微加工技术及后处理方法

太赫兹频段真空电子器件的尺寸很小,其加工精度和表面质量要求很高,需要采用微加工技术及其一些特殊的加工工艺.本文主要介绍了几种常用于制作太赫兹真空电子器件的微加工方法,主要讨论了微机械加工、微细电火花加工、LIG-A/UV-LIGA和DRIE等加工技术的特点及适用范围.为了提高器件的表面质量,讨论了清洗、净化及表面化学抛光技术等后处理技术.此外,太赫兹器件的设计结构特征也会限制微加工技术的选择,由此文中分析了几种常见太赫兹真空器件的特点及其可采用的加工方法和工艺.     

MEMS器件在药物释放中的应用与展望

近年来,随着微纳加工技术的不断发展,基于微机电系统(MEMS)技术精度高、尺寸小及生物兼容等特性,MEMS器件在生物医疗方面被广泛应用.本文介绍了MEMS器件在药物释放中的应用研究进展,主要包括微泵、微针阵列、微储药库以及微流控系统的制造、发展及应用情况.最后阐述了MEMS器件在药物释放中存在的问题和面临的挑战,同时对未来的发展进行了展望.     

新型智能电化学微加工系统的研究

约束刻蚀剂层技术在三维超微图形复制加工的新型技术。本文根据约束刻蚀剂层技术的工艺特点，介绍了约束刻蚀剂层电化学微加工仪器的组成，讨论了具有微力传感的纳米级微定位系统的研究与开发。利用研制 的加工仪器，在半导体GaAs进行刻蚀加工，复制出微孔阵列，其排列周期与模板的微锥阵列的排列周期吻合得很好，同时在铜板上也成功进行了微孔刻蚀加工。     

光子计数成像器件

论述了光子计数成像器件的基本原理，对多阳极微通道板阵列器件、叠合阳极、楔条形阳极和Si位敏阳极结构的光子计数成像器件分别作了介绍，给出了GDB-601型MCP－PMT的一些实验结果。     

聚合物基微纳米复合材料的制备及微型注塑加工研究

微型高分子功能器件具有独特优点,发展迅速,应用广泛,是当今科学技术的重要前沿,迫切需要发展高性能多功能聚合物基微纳米复合材料,实现其微型注塑加工。介绍了近年来作者课题组在聚合物基微纳米复合材料制备及其微型注塑加工方面的研究进展:通过有机/无机杂化、固相剪切碾磨、纳米复合、分子复合及熔融共混技术等制备适合于微成型加工的高性能多功能聚合物基微纳米复合材料,如尼龙11/钛酸钡压电复合材料、聚乙烯醇/羟基磷灰石生物医用纳米复合材料、聚氨酯/碳纳米管导电复合材料等。解决了微纳米填料难分散、复合体系难加工的难题,实现了聚合物基微纳米功能复合材料的微型注塑加工,研究了其流变行为和充填行为,调控和优化了微型制品的结构与性能,为制备高性能多功能的聚合物微型器件提供了新材料、新技术和新理论。     

理化所pH响应型可设计蛋白质基三维微结构研究取得新进展

正微纳尺度的可控刺激响应生物基材料微结构对生物医药领域具有重要意义。尤其是具有精确定义的几何形貌和可重复性好的智能响应型微尺度结构与器件一直是科研人员研究的热点。双光子聚合微纳加工作为一门新兴的微纳加工技术,为高精细三维微尺度结构的制备提供了有力工具,并可保证微尺度结构的几何形貌和制备可重复性。