论文部分内容阅读
微纳米制造技术是制备微米和纳米级材料和结构的一种技术手段。材料在微纳米尺度会展现许多异于宏观尺度的特征，而实现微米化主要依赖于各种微纳米制造技术。随着纳米领域的迅速发展和器件微型化的需求，微纳米制造技术手段也在日益提高和完善。本论文首先综合介绍了微纳米制造技术现有的各种技术手段和发展趋势，着重关注微纳米制造有关技术在微纳米光学表面材料和光学显示器件两方面的应用。一方面，通过微纳米加工技术制备出用于表面增强拉曼光谱的光学表面材料和器件;另一方面通过与微流控技术结合，制备电泳电子纸显示材料，提高新型电泳显示器件的光电性能。主要内容如下: (1)表面增强拉曼光谱(SERS)是一种在纳米级粗糙金属表面检测到的拉曼光谱增强现象，其信号增强主要来自于吸附在金属纳米结构上的分子与金属表面发生的等离子共振(surface plasma resonance, SPR)。SERS是一种检测简单且灵敏度高的生物化学检测手段，经过三十多年的发展，SERS的衬底制备主要包括金属溶胶(MNPs in suspension)、金属纳米粒子的自组装(self-assembly)、模板法(Template method)和光刻(lithography)等。其中，各种光刻技术特别是离子束刻蚀制备的纳米基底具有更好的均一性和可重现性，结构的精细程度可以达到几个纳米，但其制作工艺复杂，成本和时间损耗较大，大面积的衬底制备也较为困难，限制了这类SERS衬底的应用。我们结合激光干涉刻蚀(LIL)、反应离子刻蚀(RIE)、湿法刻蚀和表面薄膜沉积等微纳米制造手段，可高效率地制备狭隙可控的纳米级狭缝结构，该结构具有很高的均匀性，相对于离子束刻蚀(EBL)具有更高的刻蚀效率，同时其精细度可以达到10 nm以下，用于表面增强拉曼光谱检测其拉曼信号增强因子可以达到107。 (2)将微纳米制造技术运用于微流控芯片制备，制备微流体通道，并选择合适的聚合材料制备均一化电泳显示液微胶囊。电泳电子纸显示器(EPD)是一种可以替代传统纸质书的显示器，其具有阅读舒适，续航时间长，可弯曲等特点。电子纸的显示原理是基于微胶囊内部粒子的电泳现象实现的，分别带有正负电荷的颜料粒子在对应电压下泳动，根据不同的驱动波形和时间，呈现不同的灰阶，实现图像的显示。均一化的微胶囊相对传统电泳显示液微胶囊具有更好的电压驱动适配性，对电泳电子纸显示器的显示性能和最佳响应时间的确定有所改善。