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第1章 绪 论1

1.1 纳米技术的提出和微纳制造1

1.2 硅表面微纳结构加工技术2

1.2.1 “自上而下”的刻蚀技术2

1.2.2 “自下而上”的自组装方法4

1.3 基于机械－化学方法的微纳结构制造技术的研究现状6

1.3.1 硅表面可控自组装微纳结构制造技术6

1.3.2 硅表面自组装微纳结构的模拟计算10

1.4 本书的主要研究内容12

参考文献13

第2章 硅表面可控自组装微纳结构的理论研究19

2.1 引言19

2.2 硅表面可控自组装微纳结构的反应机理分析19

2.3 量子化学模拟的理论基础20

2.3.1 局域密度近似和广义梯度近似22

2.3.2 赝势23

2.4 模型的建立和计算方法24

2.4.1 建立模型24

2.4.2 计算方法27

2.5 计算结果和讨论28

2.5.1 键角和键长28

2.5.2 晶面能量31

2.5.3 化学键布居33

2.6 本章小结33

参考文献34

第3章 微加工系统的建立及微加工工艺研究35

3.1 引言35

3.2 微加工系统的建立35

3.2.1 微加工系统的原理35

3.2.2 微加工系统的介绍37

3.3 微结构加工工艺研究38

3.3.1 刀具的选取38

3.3.2 微结构加工的主要步骤42

3.3.3 加工过程中刻划力的影响43

3.3.4 典型微结构的加工46

3.4 本章小结47

参考文献48

第4章 硅表面可控自组装微纳结构的实验研究49

4.1 引言49

4.2 实验材料和设备49

4.3 硅表面可控自组装微纳结构的制造51

4.3.1 硅片的预处理51

4.3.2 芳香烃重氮盐溶液的配制52

4.3.3 实验步骤52

4.4 可控自组装微纳结构的检测53

4.4.1 微观形貌的表征53

4.4.2 组成元素的分析56

4.4.3 结构和成键类型的分析59

4.5 本章小结64

参考文献64

第5章 自组装微纳结构的摩擦与黏附性能研究66

5.1 引言66

5.2 自组装结构摩擦性能的研究66

5.2.1 基于AFM建立摩擦性能测试系统66

5.2.2 AFM检测摩擦性能的原理68

5.2.3 摩擦性能的测量结果及分析68

5.2.4 纳米摩擦性能的影响因素分析71

5.3 自组装结构黏附性能的检测73

5.3.1 自组装结构的水接触角测量73

5.3.2 力曲线检测黏附力原理75

5.3.3 黏附性能的测量结果及分析76

5.4 本章小结79

参考文献79

第6章 硅表面可控微纳结构制造技术的应用研究81

6.1 引言81

6.2 自组装掩模的制备及微结构加工81

6.2.1 硅表面形成自组装掩模的原理82

6.2.2 利用掩模加工微结构83

6.2.3 加工结果和讨论83

6.3 硅表面固定单链DNA85

6.3.1 硅表面固定单链DNA的原理85

6.3.2 实验方法86

6.3.3 结果和讨论87

6.4 硅表面连接碳纳米管89

6.4.1 硅表面连接碳纳米管的原理90

6.4.2 实验方法90

6.4.3 硅表面连接碳纳米管的表征91

6.5 本章小结92

参考文献92