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内容简介

　　《纳米科学与技术：微纳加工及在纳米材料与器件研究中的应用》简述微纳加工的主要方法及在纳米材料与纳米器件研究中的应用，注重理论与实践的结合，包括光学曝光、电子束曝光、聚焦离子束加工、激光加工、纳米压印、刻蚀技术、薄膜技术、自组装加工，以及微纳加工在纳米材料与器件的电学、光学、磁学等研究领域的应用，重点介绍各种微纳加工方法的产生根源与新发展的趋势，在科学研究中的创新性应用与要注意的问题，以及在多学科领域中对探索科学发现的重要作用。
　　《纳米科学与技术：微纳加工及在纳米材料与器件研究中的应用》可作为高等学校物理、化学、电子、材料、生物等专业研究生和高年级本科生的参考教材，也可供从事纳米科学与技术等相关领域研究的科技工作者参考。

作者简介

　　顾长志，1964年6月生于沈阳。1997年于吉林大学获得凝聚态物理专业博士学位。1997-1999年在德国夫琅禾费薄膜与表面工程研究所从事博士后研究，2000年在德国柏林自由大学物理系做高访学者，2004年在日本物质材料国家研究所从事合作研究。1998年被聘为吉林大学教授，2001年至今任中国科学院物理研究所研究员、博士生导师，并任技术部主任、微加工实验室主任。2000年获教育部“跨世纪人才”称号，2001年入选中国科学院“百人计划”。2007年获中国物理学会“胡刚复物理奖”。2008年获得“国家杰出青年基金”。曾主持和承担国家重大和重点项目6项。
　　长期从事纳米材料与纳米结构的可控制备、新奇物性和器件应用方面的研究，获得了一系列研究成果。在Nature子刊、Phys.Rev，Lett.，J.Am.Chem.Soc.，NanoLett.，Adv.Mater.等学术刊物上发表论文200余篇，获发明专利授权20余项，完成国家鉴定（验收）项目5项。

内页插图

目录

《纳米科学与技术》丛书序
前言
第1章 光学曝光
1．1 光学曝光系统的基本组成
1．2 光学曝光的基本原理与特征
1．2．1 光学曝光的基本模式与原理
1．2．2 光学曝光的过程
1．2．3 分辨率增强技术
1．3 短波长光学曝光技术
1．3．1 深紫外与真空紫外曝光技术
1．3．2 极紫外曝光技术
1．3．3 X射线曝光技术
1．3．4 LIGA加工技术
1．4 光学曝光加工纳米结构
1．4．1 泊松亮斑纳米曝光技术
1．4．2 表面等离激元纳米曝光技术
1．4．3 基于双层图形技术的纳米加工
1．5 光学曝光加工三维微纳结构
1．5．1 灰度曝光技术
1．5．2 基于欠曝光的三维曝光技术
1．5．3 基于菲涅耳衍射与邻近效应的三维曝光技术
参考文献

第2章 电子束曝光技术
2．1 电子束曝光系统组成
2．1．1 电子枪
2．1．2 透镜系统
2．1．3 电子束偏转系统
2．2 电子束曝光系统的分类
2．2．1 扫描模式
2．2．2 束形成
2．3 电子束抗蚀剂
2．3．1 电子束抗蚀剂的性能指标
2．3．2 电子束抗蚀剂制作图形工艺
2．3．3 常用电子束抗蚀剂及其工艺过程
2．3．4 特殊的显影工艺
2．3．5 多层抗蚀剂工艺
2．3．6 理想抗蚀剂剖面的加工
2．4 电子束与固体的相互作用及邻近效应
2．4．1 电子束与固体的相互作用
2．4．2 邻近效应及校正
2．5 充电效应及解决方法
2．5．1 引入导电膜
2．5．2 变压电子束曝光系统
2．5．3 临界能量电子束曝光
2．6 三维结构的制备
2．6．1 平整衬底上三维结构的加工
2．6．2 三维衬底上图形的制备
2．7 电子束曝光分辨率
2．8 新型的电子束曝光技术
2．8．1 投影电子束曝光
2．8．2 微光柱阵列电子束曝光
2．8．3 反射电子束曝光
参考文献

第3章 聚焦离子束加工技术
3．1 聚焦离子束系统的基本组成
3．2 聚焦离子束的基本功能与原理
3．2．1 离子束成像
3．2．2 离子束刻蚀
3．2．3 离子束辅助沉积
3．2．4 FIB的传统应用
3．3 聚焦离子束的三维纳米加工
3．3．1 FIB刻蚀加工三维结构
3．3．2 FIB沉积加工三维结构
3．3．3 FIB辐照加工三维结构
3．4 聚焦离子束技术的发展
……
第4章 激光加工技术
第5章 纳米压印技术
第6章 刻蚀技术
第7章 薄膜技术
第8章 自组装加工
第9章 微纳加工在电学领域的应用
第10章 微纳加工在光学领域的应用
第11章 微纳加工在磁学领域的应用
第12章 微纳加工在其他领域的应用
索引

前言/序言

　　人们从理论和实验研究中发现，随着材料尺度的减小，由于表面效应、体积效应和量子尺寸效应的影响，材料的物理性能和采用该材料制作的器件特性等都可能表现出与宏观体相材料和相关器件特性显著不同的特点。这些特异的性质具有广阔的实际应用和理论研究前景。材料和器件在纳米尺度的特殊性质主要由几个与量子效应、尺寸效应、激子效应、表面和界面效应等直接相关的特征物理尺度决定，如简并电子系统的费米波长（金属约在1nm以下、半导体在几十纳米左右）、高温超导体的相干尺度（1nm或更小）、磁交换作用耦合长度、电子的平均自由程、电子自旋退相干长度、激子扩散长度（100nm）等。只要结构尺寸接近这些物理量的特征长度，材料的电子结构、输运、磁学、光学和热力学性质均会发生明显的变化。这些行为是纳米材料与器件研究中科学发现的基础。但这些性能对微观结构的敏感性，使得无论在纳米材料科学问题研究还是在纳米器件发展应用中，对材料生长控制和微加工的精确程度都提出了极为苛刻的要求。所以，需要纳米，甚至原子、分子层次的微纳加工技术，以探索材料与器件的新特性。可见，基础科学的研究发展往往需要技术科学提供强有力的支持，要想探索在纳米尺度下物质的变化规律、新的性质和器件功能及可能的应用领域，同样离不开相应的技术手段。微纳加工技术作为当今高技术发展的重要领域之一，是实现功能结构与器件微纳米化的基础。借助微纳加工，人们可以按照需求来设计、制备具有优异性能的纳米材料或纳米结构及器件与装置，发展探测和分析纳米尺度下的物理、化学和生物等现象的方法和仪器，准确地表征纳米材料或纳米结构的物性，探索纳米尺度下物质运动的新规律和新现象，去发现现有知识水平未能理解和预测的现象和过程，发展薪的纳米材料、功能器件直至技术。
　　本书是根据编著者在多年从事微纳加工研究工作经验积累以及人才培养和多次举办“微纳米加工技术讲习班”的基础上，结合国内外微纳加工及其应用的最新进展，撰写而成的。本书着重实用性和对基本概念的介绍，力图做到理论联系实际，突出微纳加工在科学研究中的创造性应用。全书共分12章，第1～8章分类介绍了几种主要的微纳加工技术，包括光学曝光、电子束曝光技术、聚焦离子束加工技术、激光加工技术、纳米压印技术、离子束技术、薄膜技术和自组装加工，既简要概述了各种加工方法的科学基础，又从实用出发，介绍了各种技术的主要工艺过程，特别涉及各种技术根据需要最新发展的一些创新方法；第9～12章按几个不同的领域，介绍了微纳加工技术在纳米材料与器件研究中的一些应用实例，包括电学、光学、磁学、生物等领域。这些成果深刻影响了当前纳米科学与技术的发展，希望能对从事相关领域研究的读者有所启发和借鉴。
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