微納係統技術與應用 姚軍,汪為民著 9787030321039 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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姚軍，汪為民著 著

圖書標籤:

• 微納係統
• MEMS
• 微機電係統
• 傳感器
• 微電子
• 納米技術
• 工程應用
• 姚軍
• 汪為民
• 高等教育

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030321039

商品編碼：29691240519

包裝：平裝

齣版時間：2011-08-01

基本信息

書名：微納係統技術與應用

定價：50.00元

作者：姚軍,汪為民著

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2011-08-01

ISBN：9787030321039

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.341kg

編輯推薦

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微納結構由於其尺度原因，經典物理中的某些理論、定律和常規的機械加工技術、光學顯微檢測手段已不再適用。因此，現代科技有針對性地發展瞭一套係統有效的研究方法來處理這一問題。姚軍等的《微納係統技術與應用》即以此為基礎，闡述瞭微納結構與係統的原理、發展與應用。全書共7章，章介紹瞭微納係統技術的概念、研究領域、發展現狀和前景；第2章闡述瞭微光學的基本理論和典型器件；第3章介紹瞭微機電係統的材料、傳感器、執行器及幾個典型應用；第4章介紹瞭微機電係統在微光學中的典型應用——微光機電係統；第5章概括瞭一些常見的微納係統技術的微細加工技術；第6章介紹瞭納機電係統；第7章通過實例對微納係統技術的整個研發過程進行瞭分析。

內容提要

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　　本書係統闡述瞭微納結構與係統的知識，主要包括微納係統的基本概念、所用材料、加工方法、在多學科交叉領域的具體應用等。另外，本書還詳細探討瞭微納係統領域內一些熱點研究方嚮的*成果，包括MEMS空間光調製器、MEMS開關、光縴傳感器、氣體傳感器等，並按照設計、加工、測試、封裝這一完整流程闡述瞭研發的方法和技巧，通過實例對各個研發環節的實踐經驗進行瞭簡明介紹，這都有助於讀者在實際工作中的參考。
　　本書可供微機械、光學工程、自動控製、先進製造等相關專業的教學、科研和工程技術人員閱讀參考，也可作為相應領域高年級本科生和研究生教材。

目錄

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作者介紹

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姚軍博士，研究員，博士生導師。1992年9月進入四川大學物理係學習，2001年7月獲得信息光學專業理學博士學位。2001年9月至2007年5月，先後在英國StrathclydeUniversity、Durham University和University CollegeLondon工作，研究方嚮分彆為MEMS、微光學器件設計及檢測和自適應光學。2007年6月入選中國科學院“百人計劃”，進入中國科學院光電技術研究所微細加工光學技術國傢重點實驗室工作，主要研究方嚮為MEMS和自適應光學。2010年入選四川省首批“百人計劃”。近年發錶論文60餘篇，其中，40餘篇被SCI和EI檢索，申請發明20餘項。汪為民碩士，助理研究員。2006年7月畢業於南開大學物理學院物理學基地班，獲理學學士學位，2009年7月畢業於清華大學物理係物理學專業，獲理學碩士學位，同年進入中國科學院光電技術研究所微細加工光學技術國傢重點實驗室工作至今，主要從事MEMS設計與檢測方麵的研究工作。

文摘

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序言

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微納技術：開啓微觀世界的無限可能 導論：尺寸的革命 人類文明的進步，常常伴隨著對自然規律的深刻理解和對物質世界的精妙操控。從石器時代的簡單工具，到工業革命的機械巨獸，再到信息時代的電子脈衝，每一次技術飛躍都標誌著人類對物質尺寸的掌控能力的提升。如今，我們正站在一個前所未有的技術革命的門檻上——微納技術。它將人類的視野從宏觀世界拓展到微觀尺度，開啓瞭前所未有的技術創新和應用潛力。 微納技術，顧名思義，是指在微米（10^-6米）到納米（10^-9米）尺度上進行測量、操縱、製造和應用的技術。在這個尺度上，物質展現齣許多宏觀世界中難以想象的奇特性質，例如量子效應、錶麵效應的顯著增強等。這些獨特的性質為新材料、新器件、新工藝的開發提供瞭無限的可能。 一、 微納技術的核心——製造與操控 微納技術之所以能夠實現對微小世界的精細控製，離不開一係列先進的製造和操控技術。 微納加工技術： 這是微納技術的基礎。最核心的加工技術之一是光刻技術，它通過使用紫外綫或極紫外綫將設計好的圖形轉移到塗覆有光刻膠的基闆上，進而通過化學蝕刻或沉積形成微納結構。隨著技術的不斷進步，光刻的分辨率不斷提高，從最初的微米級彆逐漸嚮納米級彆邁進。 紫外光刻（UV Lithography）：是目前工業界最成熟的微納加工技術，廣泛應用於集成電路製造。 深紫外光刻（DUV Lithography）：使用波長更短的紫外光，可以實現更高的分辨率，製造更精密的器件。 極紫外光刻（EUV Lithography）：使用極紫外光，是當前最先進的光刻技術，能夠製造7納米及以下工藝節點的芯片。 電子束光刻（Electron Beam Lithography, EBL）：利用聚焦的電子束直接在光刻膠上繪製圖形，分辨率極高，可以達到納米甚至亞納米級彆，但速度較慢，常用於研發和掩模版製造。 聚焦離子束（Focused Ion Beam, FIB）：利用聚焦的離子束進行材料的刻蝕、沉積和成像，常用於微納結構的精確加工、失效分析和原型製作。 納米壓印光刻（Nanoimprint Lithography, NIL）：通過將預先製作好的納米圖案模闆壓印到聚閤物材料上，實現大麵積、高分辨率的納米結構復製，成本相對較低，具有潛力。 微納操控技術： 在製造齣微納結構後，如何對其進行精確的操縱和組裝是另一大挑戰。 微機電係統（MEMS）和納米機電係統（NEMS）：利用微納加工技術製造集成瞭機械結構和電子功能的微小器件，能夠實現各種運動、傳感和驅動功能。MEMS技術已經廣泛應用於加速度計、陀螺儀、壓力傳感器等，而NEMS則在更小的尺度上展現齣更高的靈敏度和更低的功耗。 原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope, AFM）：利用極其尖銳的探針掃描樣品錶麵，可以獲得原子級彆的三維形貌圖像，並且能夠實現對單個原子或分子的精確操控，例如“推”動原子、書寫納米文字等。 微流控技術（Microfluidics）：在微通道內對微量流體的流動、混閤、分離和反應進行精確控製的技術。它將生物、化學、醫學等領域的研究帶入瞭微觀世界，實現瞭高效、低成本的分析和診斷。 分子自組裝（Molecular Self-Assembly）：利用分子間的相互作用力，使分子能夠自發地排列形成有序的納米結構，是一種“自下而上”的製備方法，具有高效、低成本、可拓展性強的優點。 二、 微納技術催生的革命性應用 微納技術的蓬勃發展，正在深刻地改變著我們生活的方方麵麵，並在眾多領域催生齣顛覆性的應用。 信息技術領域： 集成電路（IC）：這是微納技術最成功的應用領域。芯片上的晶體管尺寸不斷縮小，性能不斷提升，推動瞭計算機、智能手機、通信設備等電子産品的飛速發展。摩爾定律的持續有效，很大程度上歸功於微納加工技術的進步。 高密度存儲器：利用納米技術製造更高密度、更快的存儲器件，滿足日益增長的數據存儲需求。 微型傳感器：製造體積小、功耗低、靈敏度高的傳感器，集成到各種設備中，實現更智能化的監測和控製。 生物醫藥領域： 微流控芯片（Lab-on-a-Chip）：將實驗室的功能集成到微小芯片上，實現快速、低成本的疾病診斷、藥物篩選、基因分析等。這有望實現個性化醫療和早期疾病篩查。 納米藥物遞送係統：利用納米載體將藥物精確遞送到病竈部位，提高藥物療效，減少副作用。納米粒子還可以用於靶嚮治療癌癥等疾病。 生物傳感器：用於檢測生物分子（如DNA、蛋白質、葡萄糖等）的微型傳感器，在健康監測、食品安全、環境監測等領域具有重要應用。 組織工程與再生醫學：利用微納支架技術構建模擬人體組織的微環境，促進細胞生長和分化，用於修復受損的組織和器官。 能源領域： 高效太陽能電池：利用納米材料改善光電轉換效率，製造更輕薄、更高效的太陽能電池，推動可再生能源的發展。 微型能源器件：開發微型電池、燃料電池等，為可穿戴設備、植入式醫療器械等提供微型化、長效的能源解決方案。 催化劑：納米材料因其巨大的比錶麵積和獨特的電子結構，在催化反應中錶現齣優異的性能，可用於清潔能源生産和汙染物轉化。 材料科學領域： 新型納米材料：如碳納米管、石墨烯、量子點等，它們具有卓越的力學、電學、光學和熱學性能，為開發高性能復閤材料、電子器件、傳感器等提供瞭可能。 錶麵工程：通過在材料錶麵進行微納結構的構築，賦予材料特殊的性能，如超疏水、自清潔、抗磨損、抗菌等。 航空航天與國防領域： 微型傳感器與執行器：用於監測和控製飛行器狀態，提高性能和安全性。 輕質高強復閤材料：利用納米技術提升材料的力學性能，減輕結構重量。 微型偵察與監視設備：體積小巧，隱蔽性強，可用於偵察和情報收集。 三、 麵臨的挑戰與未來展望 盡管微納技術取得瞭巨大的成就，但仍麵臨諸多挑戰： 成本與規模化生産： 許多先進的微納製造技術成本高昂，難以實現大規模、低成本的生産。 集成與互聯： 將不同功能的微納器件有效地集成在一起，並實現相互之間的通信和協作，仍然是一個復雜的問題。 可靠性與穩定性： 微小器件的可靠性、穩定性和長期性能的保證，尤其是在復雜環境下，需要進一步研究。 生物相容性與環境影響： 納米材料在生物體內的安全性以及其在環境中的降解和潛在影響，需要審慎評估。 設計與模擬： 隨著微納結構的復雜性增加，精確的設計和高效的模擬工具變得尤為重要。 盡管存在挑戰，微納技術的未來無疑是充滿希望的。隨著基礎科學的不斷突破和工程技術的持續進步，我們有理由相信，微納技術將繼續在以下幾個方嚮發展： 從MEMS到NEMS的延伸： 更加精細的納米機械和納米電子器件將不斷湧現，帶來更高性能和更多創新應用。 智能化的微納係統： 集成先進的感知、計算和執行能力，實現更加自主和智能化的微納係統。 生物與技術的深度融閤： 更加深入地探索生命科學，開發更多用於健康、醫療和生物製造的微納技術。 可持續發展與綠色製造： 發展更環保、更節能的微納製造工藝，以及利用微納技術解決環境問題。 跨學科的協同創新： 物理、化學、材料、電子、生物、醫學等學科的交叉融閤，將是推動微納技術發展的核心驅動力。 微納技術是一場關於尺寸的革命，它正在重塑我們的世界，開啓人類探索微觀奧秘、創造無限可能的新篇章。從精密的電子芯片到救死扶傷的醫療器械，從清潔高效的能源技術到前沿的科學研究，微納技術的身影無處不在，並將持續引領著下一輪技術革新。

評分☆☆☆☆☆

我是在工作的一個瓶頸期接觸到這本書的，當時我們團隊正在為一個微流控芯片的設計方案而爭執不下，陷入瞭重復試驗的泥潭。當時抱著“死馬當活馬醫”的心態翻閱瞭這本專著，希望能從中找到一些全新的設計哲學。這本書最讓我驚喜的不是它教瞭我們如何做，而是它提供瞭一種看待問題的全新視角——“係統集成思維”。作者反復強調，微納係統不是簡單元件的堆砌，而是一個高度耦閤的、相互影響的整體。我特彆關注瞭其中關於多物理場耦閤效應的討論，那部分內容簡直像一道閃電，瞬間照亮瞭我們項目組睏擾已久的問題。它讓我意識到，我們過去隻關注瞭流體動力學，卻忽略瞭熱應力和電場對通道壁麵形貌的微妙影響。這本書的深度在於它敢於觸及學科交叉的前沿地帶，並且能夠用清晰的語言將復雜的數學模型轉化為工程師可以理解和應用的設計約束。它更像是一本高級研修班的講義，迫使讀者必須調動自己已有的知識儲備，纔能真正跟上作者的思路，是一種高強度的智力對話。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值體係非常穩定，它構建瞭一個跨越瞭時間考驗的知識框架。我之所以這麼看重它，是因為它沒有過多地追逐那些曇花一現的熱點技術，而是將筆墨集中在瞭那些構成微納係統核心競爭力的基礎科學和工程原理上。這種定力，在信息爆炸的今天顯得尤為可貴。我曾經嘗試閱讀一些專注於某一特定應用場景（比如生物傳感或MEMS陀螺儀）的專著，但往往讀完後，總覺得對整個技術領域的全局觀有所欠缺。而這本書，通過對“係統”二字的深刻剖析，強迫你跳齣單一器件的局限性，去思考如何將不同尺度的物理過程、不同的材料特性有效地整閤在一起。它沒有直接給齣如何製造齣最快芯片的秘訣，但它教會瞭我一套如何設計一個高效、穩定、可製造的微納係統的通用思維模型。對於那些誌在長期深耕於此領域，渴望成為架構師而非單純執行者的人來說，這本書提供的是一種內功心法，是能夠指導未來幾十年技術路綫選擇的智慧結晶。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗，說實話，對於非專業背景的人來說，可能需要一定的耐心和反復咀嚼。我個人是帶著一種“攻堅剋難”的心態去對待它的，畢竟涉及“微納”這種精細到極緻的領域，對思維的邏輯性和空間想象能力要求很高。我發現作者在組織章節結構時，遵循瞭從宏觀到微觀，再從原理到實現的遞進邏輯，這種編排方式極大地幫助瞭我的理解。例如，在討論到某個復雜的集成電路設計時，作者並沒有直接拋齣最終的結構圖，而是先用瞭好幾章的篇幅，去詳細闡述驅動這個設計的物理限製和化學反應規律。這種循序漸進的敘述方式，雖然拉長瞭初期的閱讀時間，但一旦你理解瞭背後的物理機製，後續那些復雜的公式和應用場景就變得水到渠成瞭。我印象特彆深刻的是其中關於錶麵張力和範德華力的應用分析，作者用非常精妙的比喻和實際案例，將這些肉眼不可見的微觀作用力描繪得栩栩如生，讓我對微觀世界的操作原理有瞭更直觀的感受。這本書的價值不在於提供現成的“答案”，而在於教會你如何“提問”和“分析問題”的方法論。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得相當樸實，透著一股嚴謹的學術氣息。光是看到“微納係統技術與應用”這幾個字，我就能想象到作者們在各自的研究領域深耕瞭多少年。我記得當時買這本書的時候，其實是對微納技術整體概念的初步探索，希望能建立一個比較宏觀的認知框架。這本書沒有太多花哨的圖錶或引人注目的營銷辭藻，它更像是一份老派的、值得信賴的教科書，紮紮實實地把基礎理論鋪陳開來。閱讀過程中，我感覺自己像是在攀登一座知識的高峰，每翻過一頁，視野就開闊一分。特彆是關於材料選擇和加工工藝的部分，作者的論述極其細緻，從理論推導到實際操作中的難點分析，都處理得非常到位。我尤其欣賞作者在介紹前沿技術時，總能將它們巧妙地嵌入到已有的經典理論體係中，讓人明白“新”並非空中樓閣，而是建立在堅實的基礎之上的。對於初入這個領域的學生或者希望係統迴顧基礎的工程師來說，這本書提供瞭絕佳的路綫圖，讓你知道該往哪個方嚮深挖，哪些是必須掌握的核心。它不急於讓你成為專傢，而是先打好地基，保證你未來的每一步都走得穩健有力。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的排版和字體選擇，透露齣一種老派的工匠精神，與現在市麵上許多追求視覺衝擊力的技術書籍截然不同。它似乎不太在乎讀者的“閱讀體驗”，而更專注於內容的“知識密度”。我記得我第一次通讀完關於精密定位和驅動機製的那一章時，不得不停下來，在草稿紙上畫瞭大量的示意圖來輔助理解。作者在描述那些機械結構時，文字的精確性幾乎可以讓你在腦海中構建齣那個納米級的部件。這種對細節的執著，讓人肅然起敬。它不像某些流行讀物那樣給你一個快速的概覽，然後讓你在興奮中迷失方嚮。這本書要求你慢下來，去品味每一個技術名詞背後的物理實質。對我來說，它更像是一部“工具書”與“理論基石”的完美結閤體。每當我遇到新的技術難題，我都會習慣性地迴到這本書中查找相關的基本原理，很多時候，那些看似陳舊的章節裏，反而隱藏著解決當前復雜問題的關鍵綫索。