微制造与纳米技术

　　《微制造与纳米技术》一书用大量的数据、公式、图表和应用实例阐述了微制造与纳米技术的概念、理论、原理、设计思路、工艺、方法以及应用和前景等。通观全书不仅具有权威性，而且内容丰富、理论深入浅出、实用性强，是广大微制造与纳米技术领域工作者和有关院校师生比较理想的一本参考书。 

　　《微制造与纳米技术》一书主要介绍了微机电系统（MEMS）、微光机电系统（MOEMS）、激光技术在微制造中的应用、平版印刷术、体和表面微加工、纳米修整、误差补偿、碳纳米管、微能源化学系统、燃料电池、空间推进微结构、生物传感器等内容。书中用大量的数据、公式、图表和应用实例阐述了微制造与纳米技术的概念、理论、原理、设计思路、工艺、方法以及应用和前景等。

译丛序言
译者的话
前言
第1章导论
1.1背景介绍
1.2概述
1.2.1精密工程
1.2.2微铣削和微型钻孔
1.3微机电系统
1.4微电子制造方法
1.4.1体微加工
1.4.2表面微加工
1.5微型化仪器
1.6微机械电子
1.7纳米修整
1.8光变图像
1.9微能源和化学系统
1.10空间微推进
1.11电子束纳米印刷
1.12纳米技术
1.13碳纳米管及其结构
1.14分子逻辑门
1.15纳米尺度生物传感器
1.16C60及其衍生物的化学交联
1.17燃料电池
1.18参考文献

第2章微机电系统与微光机电
系统原理2.1概述
2.2执行器的驱动原理
2.3制造工艺
2.4机械微机电系统
2.4.1机械传感器
2.4.2加速度计、悬臂式
传感器和电容测量
2.4.3扬声器
2.4.4陀螺仪
2.4.5机械执行器
2.5热微机电系统
2.5.1计温学
2.5.2数据存储应用
2.5.3微型加热器气体
传感器
2.5.4热执行器
2.6磁微机电系统
2.7微光机电系统
2.8空间光调制器
2.9数字微镜设备
2.10光栅光阀（GLV）
2.11参考文献

第3章微制造中的激光技术
3.1概述
3.2激光的产生
3.3激光的特性
3.3.1单色性
3.3.2方向性
3.3.3亮度
3.3.4相干性
3.3.5空间分布
3.3.6时间脉冲波形
3.4激光应用
3.5微加工中的激光技术
微制造与纳米技术目录3.5.1背景
3.5.2激光的吸收和反射
3.5.3应用技术基础
3.6参考文献

第4章激光干涉仪几何误差软补偿
4.1概述
4.2几何误差校正概述
4.2.1误差测量系统
4.2.2精度评价
4.3几何误差补偿方法
4.3.1几何误差查找表
4.3.2几何误差参数模型
4.4实验结果
4.4.1误差近似
4.4.2线性误差
4.4.3直线度误差
4.4.4角度误差
4.4.5垂直度误差
4.4.6评价
4.5小结
4.6参考文献

第5章体微加工中的蚀刻工艺表征
5.1概述
5.2体微加工的发展历史
5.3湿法体微加工（WBM）
5.4晶体学及其影响
5.5硅作为基板与结构材料
5.5.1硅作为基板
5.5.2硅作为结构材料
5.5.3应力与应变
5.5.4硅的热力学性质
5.6湿法蚀刻流程
5.6.1各向同性蚀刻剂
5.6.2反应现象
5.6.3各向同性蚀刻曲线
5.6.4掩膜
5.6.5依赖型掺杂蚀刻剂
5.7各向异性蚀刻
5.7.1各向异性蚀刻剂
5.7.2各向异性蚀刻剂掩膜
5.8蚀刻控制：停止技术
5.8.1硼扩散蚀刻停止
5.8.2电化学蚀刻自停止技术
5.8.3薄膜与绝缘硅蚀刻停止
5.9体微加工中蚀刻存在的问题
5.9.1基板面消耗
5.9.2角补偿
5.10小结
5.11参考文献

第6章表面微加工和晶片粘合工艺的特点
6.1概述
6.2光刻工艺
6.3表面微加工
6.4表面微加工工艺特点
6.4.1隔离层
6.4.2牺牲层
6.4.3结构材料
6.4.4选择性蚀刻
6.5特性
6.5.1附着力
6.5.2应力
6.5.3黏滞
6.6晶片键合
6.6.1阳极键合
6.6.2融化键合
6.7小结
6.8参考文献

第7章文件安全领域微加工：光变图像
7.1引言
7.2概述
7.3光变图像箔微结构
7.3.1防伪全息图
7.3.2KinegramTm技术
7.3.3CatpixTm电子束光刻微结构
7.3.4结构稳定性
7.3.5PixelgramTM调色概念
7.3.6基于ExelgramTM轨道的光变图像微结构
7.3.7隐蔽图片显微图像安全特征
7.3.8KinegramTM和ExelgramTM的比较
7.3.9VectogramTM图像多路复用技术
7.3.10间隙刻槽单元调制
7.4通用的光变图像微结构
7.4.1光变油墨技术
7.4.2衍射数据箔
7.4.3生物识别光变图像技术
7.5光学图像单?嗦氡砻婺擅?制造
7.5.1微镜光变图像
7.5.2微镜光变图像的起源
7.5.3微镜光变图像光学效应
总结
7.6小结
7.7参考文献

第8章纳米修整技术
8.1概述
8.2传统加工工艺
8.2.1研磨
8.2.2抛光
8.2.3珩磨
8.3高级修整工艺（AFPs）
8.3.1磨料流加工
（AFM）
8.3.2磁力研磨（MAF）
8.3.3磁流变加工
（MRF）
8.3.4磁流变磨料流修整
（MRAFF）
8.3.5磁悬浮抛光
（MFP）
8.3.6弹性喷射加工
（EEM）
8.3.7离子束加工
（IBM）
8.3.8化学机械抛光
（CMP)
8.4参考文献

第9章微纳米技术在空间微推进系统中的应用
9.1概述
9.2微型化航天器微推动的子系统和设备
9.3推进系统
9.3.1固体推进剂
9.3.2冷气体
9.3.3胶体推进器
9.3.4热气体
9.3.5单组元和双组元推进系统
9.3.6再生加压循环
9.3.7姿态调整与控制系统
9.4冷气体微推进器的实现
9.4.1气体和流体动力学
9.4.2原型设计
9.5小结
9.6参考文献

第10章碳纳米管的制造和应用：纳米技术基础
10.1概述
10.2纳米技术和碳纳米管的前景
10.3碳纳米管的研究进展
10.4碳纳米管的结构和属性
……

　　前 言复杂微型化部件和系统正在以*显著的方式改变着各种各样的产品和设备。微型化的方法和设计代表了广泛的研究方向，包括在基础物理、化学、材料科学、计算方法、超精密工程、制造技术、微加工和许多其他基于原理、表征、建模、模拟、复杂性、先进技术适应性中的应用。微制造与纳米技术（MAN）是根据先进产品和设备设计概念而出现的，且随着微型化的需求而不断发展。在MAN领域中，技术性研究正在扩大，它的设计阶段已经高度复杂化，并且涉及多物理和交叉学科的研究方法。这本书的主要目标是为了提供关于微/纳米系统和技术的概念、原理、特征、应用、****进展与比较方面的信息。同时还包含了研究、发展、指南和案例分析。世界各地许多研究机构也正在开展微工程学、微制造、微观力学和纳米技术的学术和工业的研究与开发。随着这个领域的技术趋势（例如：设计和开发方法学、当前应用背景、优点和缺点等）需要更广泛地传播，以使MAN的革新更进一步地为社会服务。本书将重点阐述微制造与纳米技术的内在概念、微机电系统（MEMS）和微光机电系统（MOEMS）的多物理原理、设计提示和线索，以及技术和方法论。
　　微制造与纳米技术就像一枚硬币的两面。关于微工程学、微系统、超精密工程、微加工、纳米修整、微观力学、微结构和微系统的困惑和争论一直存在。因此本书中每章的作者都在试图阐明这个困惑，使读者理解微制造与纳米技术相关的更广泛的领域，例如激光技术的应用、平版印刷术、体和表面微加工、纳米修整、误差补偿、MEMS、MOEMS、碳纳米管、微能源化学系统、燃料电池、空间推进微结构、生物传感器等，以及它们的底层技术、哲学思想、概念、理念和原理的本质。并以适当的顺序给出微系统在设计过程、实践、技术、平台和实验结果方面的问题。同时每章还对当今备受关注的研究和技术进展进行专题性和一般性的概述，进一步研究的基本方法、创新、重要研究结果和参考文献。本书在相应的章节还适时地给出了相关技术的优点和缺点，这样无论是初学者还是资深从业者都能使用这些评价来指导他们的选择。而且书中所有的研究工作都经过合适的评论、处理和编排，以便于保持其连贯性，从而也使其对于不管是资深从业者还是新手的读者都能够理解大部分内容。由于本书涉及了许多交叉学科，其重点内容在微米和纳米领域也是非常重要的。
　　全书的框架如下所示：
　　第1章是导论。第2章讲述了MEMS和MOEMS的原理，以及与MEMS和MOEMS相关的不同物理现象及其应用的精确定义。第3章讲述了激光技术在微制造应用中的基本原理。其中高精密仪器系统的几何补偿至关重要。第4章着重介绍了用计算机辅助激光干涉仪进行误差补偿的基本原理和实验体系。在这一章中还描述了误差模型及其误差补偿的程序方法。第5章讨论了体微加工工艺，即一种微系统和设备制造的基本工艺要求。这种加工的进一步发展即是表面微加工。第6章介绍了表面微制造的原理。第7章讨论了与微系统相符合的光变图像（OVD），即一种已长期用于文档安全应用的极高标准设备的**进展。第8章阐述了各种各样的纳米修整技术，以及包括微观系统和宏观系统操作和表征的重要方法。第9章介绍了微纳米技术在空间应用中的作用。第10和11章介绍了碳纳米管和纳米结构。得益于分子计算技术的发展，未来的计算世界将会日新月异。第12章对基于荧光、吸附和电子导电的分子逻辑门进行了综合性的描述。第13章给出了若干用于生物传感器的微尺度悬臂装置设计的研究结果。通过这些微装置进行微能源运输被称为微能源与化学系统（MECS），目前此研究已取得了重要突破。第14章介绍了MECS的应用前景，如微电子冷却系统、化学反应器、燃料处理和热泵。第15章对雕塑薄膜研究进行了详细阐述。接下来的两章，即第16章和第17章分别讨论了电子束和光学纳米微影技术。第18章对纳米技术相对燃料电池的应用进行了现象学描述。第19和20章分别介绍了碳纳米管与胺和C60薄膜中化学交联的衍生。
　　本书的成功出版源于许多研究人员、顾问、技术专家、学者、开发人员、设计人员和支持者的直接和间接参与。因此编者和出版商在这里感谢书中所涉及的所有文献、报道、文章、记录、研究材料等的幕后人员和团队。此外，书中各章的作者还要感谢支持研究工作的各基金资助机构，没有这些机构的资助，这些研究工作是无法完成的。在此还特别地感谢：MAdrian Michalicek、Wassanai Wattanutchariya、Kannachai Kanlayasiri、Joseph Thomas、Hadi Hasan、Nitin Sharma、Patrick Kwon、Sharee McNab、David Melville、Conrad Wolf、Andrew Thompson、Alan Wright、Helen Devereux、Gary Turner、Mike Flaws以及下面的机构、研究所、公司和杂志。科技部（项目代码：MS 01 133 01）、新西兰皇家社会马思顿基金（UOC 604和UOC 312）、EPSRC（英国）（基金号码：HPRN CT 2000 00028和GR/N12657/01）、NEDO（日本）JRCAT、墨西哥科技国家委员会（CONACYT 36317 E和40399 Y）、欧洲太空总署、墨西哥国立自治大学（基金代码：DGAPA IN100402 3和 IN100303）、奥里萨邦政府工业部、布尔拉大学工程学院、德克萨斯州仪器公司、科罗拉多大学博尔德分校、《微观力学与微工程》杂志、《IEEE微机电系统》杂志、《自然 材料》杂志、远景研究公司。
　　尼泰戈尔.普莱姆昌德.马哈里克”