CN105645350A - 一种微纳结构的制作装置及方法 - Google Patents

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王文冲
张凯
王海
付群
吴明红
雷勇
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Abstract

本发明公开了一种微纳结构的制作装置及方法，它包括直线步进电机(1)、移动平台(2)、可移动挡板(3)、挡板支架(4)、底座(5)、电气控制装置(6)，其方法，是先将载物固定在移动平台(2)上，然后向在未被遮挡载物的表面沉积第一种材料；利用电气控制装置(6)控制直线步进电机(1)带动装在移动平台(2)上的载物向未被遮挡的方向位移，然后再向在未被遮挡的，未沉积的载物表面上沉积第二种材料；取下移动平台(2)的载物，对第一种材料进行剥离处理，剥离后制得微纳结构。本发明能够在载物表面上的指定区域引入材料，提高原材料利用率，无需模板、低成本制作、流程简单、速度快，使得微米结构、纳米结构、纳米电路等结构或器件的复杂成型变得更加简易、精确。

Description

一种微纳结构的制作装置及方法
技术领域
本发明涉及一种微纳制品成型装置及其成型方法，属于微纳器件成型领域。
背景技术
随着纳米技术的发展，微纳米系统、微纳米尺度零件及相关产品的需求越来越多。无论是微机电系统（MicroElectroMechanicalSystem,MEMS）零件的加工，还是微纳米功能结构的构造，都离不开微纳结构制造加工技术，随着前沿技术的不断突破，新的加工方法的不断产生和改进，极限制造技术必然成为现代加工技术的重点发展方向。
目前微纳结构加工技术主要包括光刻技术、纳米印压技术、电子（离子）束光刻技术、激光直写技术、激光打印技术、自组装技术等。其中光刻技术、纳米印压技术在加工过程中都需要使用特定的模板装置；电子（离子）束光刻技术、激光直写技术和激光打印技术加工过程速度缓慢，产额太低；自组装技术过程较为简单，但是不能控制制作的结构形貌。
发明内容
本发明提出了一种微纳结构的制作装置及方法，该方法通过对装在载物平台的载物定向相对位移距离的控制，实现不同材料在载物表面指定区域的沉积，通过使用挡板支架及直线步进电机微米级的微动，使得微纳器件的复杂成型变得更加简易、精确。
本发明的一种微纳结构的制作装置包括直线步进电机1、移动平台2、可移动挡板3、挡板支架4、底座5、电气控制装置6，其中，直线步进电机1固定于底座5上，直线步进电机1的螺母与移动平台2上的螺杆螺纹连接，可移动挡板3安装在挡板支架4上方，挡板支架4与底座5固定连接，电气控制装置6与直线步进电机1连接。
本发明的一种微纳结构的制作装置，其中直线步进电机1的螺母与动移动平台2上的螺杆螺纹连接，采用螺杆和螺母相啮合，将直线步进电机1的旋转转动转变为移动平台2的直线移动，实现移动平台2微米级的微量直线移动。
本发明的一种微纳结构的制作装置，其中电气控制装置6由电源、逻辑程序器、开关元件以及变频脉冲源组成，该装置用于控制直线步进电机1转动，实现移动平台2的直线微动。
本发明的一种微纳结构的制作装置对应的成型方法，是先将载物固定在移动平台2上，根据载物厚度调整可移动挡板3的高度，使可移动挡板3遮挡载物的部分表面；然后向在未被遮挡载物的表面沉积第一种材料；利用电气控制装置6控制直线步进电机1带动装在移动平台2上的载物向未被遮挡的方向位移，然后再向在未被遮挡的，未沉积的载物表面上沉积第二种材料；取下移动平台2的载物，对第一种材料进行剥离处理，剥离后制得微纳结构。
本发明的一种微纳结构的制作装置对应的成型方法，所述的沉积第一种材料或第二种材料是金、银、钛或铝中的一种。
本发明的一种微纳结构的制作装置对应的成型方法，所述的对载物上的第一种材料的剥离处理包括超声、浸泡或者在酸中腐蚀分离。
本发明的一种微纳结构的制作装置与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
本发明的方法能够在载物表面上的指定区域引入材料，提高原材料利用率，无需模板、低成本制作、流程简单、速度快。
本发明的方法采用直线步进电机使得微米结构、纳米结构、纳米电路等结构或器件的复杂成型变得更加简易、精确，该装置及方法对于微型图案化器件的研制、表面具有微纳结构的半导体材料和器件的制造、微/纳机电的进步都具有一定的意义。
附图说明
图1是本发明的一种微纳结构的制作装置的结构示意图，图中：1-直线步进电机；2-移动平台；3-可移动挡板；4-挡板支架；5-底座；6-电气控制装置。
图2是实施例中制作的规则金属线条结构的扫描电子显微镜图，图中，结构尺寸为5μm。
图3是实施例中制作的规则金属电极对结构的显微镜图片，其中结构尺寸为15μm。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一种微纳结构的制作装置包括直线步进电机1、移动平台2、可移动挡板3、挡板支架4、底座5、电气控制装置6，其中，直线步进电机1固定于底座5上，直线步进电机1的螺母与移动平台2上的螺杆螺纹连接，可移动挡板3安装在挡板支架4上方，挡板支架4与底座5固定连接，电气控制装置6与直线步进电机1连接。
本发明的一种微纳结构的制作装置对应的成型方法，是先将载物固定在移动平台2上，根据载物厚度调整可移动挡板3的高度，使可移动挡板3遮挡载物的部分表面；然后向在未被遮挡载物的表面沉积第一种材料；利用电气控制装置6控制直线步进电机1带动装在移动平台2上的载物向未被遮挡的方向位移，然后再向在未被遮挡的，未沉积的载物表面上沉积第二种材料；取下移动平台2的载物，对第一种材料进行剥离处理，剥离后制得微纳结构；移动平台向未被遮挡方向做的定向定距的位移距离等于所制作的微纳结构的尺寸,如图2所示，图中，微纳结构的尺寸为5μm；如图3所示。图中，微纳结构的尺寸为15μm。

Claims (6)

1.一种微纳结构的制作装置，其特征在于，该装置包括直线步进电机(1)、移动平台(2)、可移动挡板(3)、挡板支架(4)、底座(5)、电气控制装置(6)，其中，直线步进电机(1)固定于底座(5)上，直线步进电机(1)的螺母与移动平台(2)上的螺杆螺纹连接，可移动挡板(3)安装在挡板支架(4)上方，挡板支架(4)与底座(5)固定连接，电气控制装置(6)与直线步进电机(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种微纳结构的制作装置，其特征在于，所述的直线步进电机(1)的螺母与动移动平台(2)上的螺杆螺纹连接，采用螺杆和螺母相啮合，将直线步进电机(1)旋转转动转变为移动平台(2)的直线移动，实现移动平台(2)微米级的直线移动。
3.根据权利要求2所述的一种微纳结构的制作装置，其特征在于，所述的电气控制装置(6)由电源、逻辑程序器、开关元件以及变频脉冲源组成，该装置用于控制直线步进电机(1)转动，实现移动平台2的直线微动。
4.根据权利要求3所述的一种微纳结构的制作装置对应的成型方法，其特征在于，先将载物固定在移动平台(2)上，根据载物厚度调整可移动挡板(3)的高度，使可移动挡板(3)遮挡载物的部分表面；然后向在未被遮挡载物的表面沉积第一种材料；利用电气控制装置(6)控制直线步进电机(1)带动装在移动平台(2)上的载物向未被遮挡的方向位移，然后再向在未被遮挡的，未沉积的载物表面上沉积第二种材料；取下移动平台(2)的载物，对第一种材料进行剥离处理，剥离后制得微纳结构。
5.根据权利要求4所述的一种微纳结构的制造装置对应的成型方法，其特征在于，所述的沉积第一种材料或第二种材料是金、银、钛或铝中的一种。
6.根据权利要求5所述的一种微纳结构的制造装置对应的成型方法，其特征在于，所述的对载物上的第二种材料的剥离处理包括超声、浸泡或者在酸中腐蚀分离。
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