纳米技术研究论文

2022-04-16

【摘要】纳米壓印技术是一种新型的纳米级图形转移技术，纳米压印过程中施压和加热是两个非常重要的工艺过程。文章中设计了新型纳米压印腔室，采用超声波加热代替传统加热方式，利用压缩气体产生的压力施压。超声波加热速度快，温度可控。压缩气体施压压力均匀、设计简单。今天小编给大家找来了《纳米技术研究论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

纳米技术研究论文篇1：

纳米电子/纳米光电子技术研究

【摘要】本文主要分析研究的是纳米电子技术以及纳米光电子技术，分别讲述了纳米光电子的相关概念，纳米光电子技术的发展以及纳米光电子各个器件的具体分类等内容。

【关键词】纳米技术纳米光电子技术研究

在以往的微电子技术中，随着科学技术的不断进步与发展，通过更多的理论研究研发出了新的领域。纳米技术将真空电子器件具有的电子输运的基本原理和微电子器件的相关技术相互融合，同时融合了微细加工技术以及一些比较特殊的工艺，最终成为了如今的新型技术。

一、纳米光电子的相关概念

如今的光电子技术由光电子集成逐渐向新兴的纳米光技术方向逐渐发展。并且纳米光电子在传统的半导体材料的基础上不断演变发展而来，成为了新兴纳米电子学未来发展的新的趋势。纳米光电子主要是研究在所有纳米结构中各个电子以及光子存在的相互作用。将光电子以及纳米电子的相关技术相互结合共同组成了纳米光电子技术。传统的半导体硅并不具备发光的基本功能，但是引进了纳米技术以后，能够发出一种非常耀眼的光，同时开设了一门新兴的纳米光电子。

二、纳米光电子技术的发展

新时代的纳米电子技术能够快速的制作各种单电子存储，同时还可以制作一些非常精巧完美的微电子机械以及电机械系统。随着现代纳米技术的不断进步与发展，集成电路也将成为一种比较先进的半导体器件，并成为了未来发展的新方向。

如今的信息社会对于所有使用的集成电路具有的集成度的各种要求也逐渐增高，这就导致人们不断突破尺寸具有的极限途径。在新的社会形势下，纳米电子以及纳米电子光技术应运而生，并成为了半导体科学以及各种工程研究的重要领先技术。光电子技术属于电子技术以及光电子技术的结合体。

二十世纪以后，光电子技术逐渐发展，并取得了一定的进步。将光电子技术以及纳米技术巧妙的相互融合最终形成了纳米光电子技术，成为了未来电子技术不断发展的新领域。如今的二十一世纪，也为光电子技术以及纳米光电子技术发展提供了新的机遇。

三、纳米光电子各个器件的具体分类

3.1纳米光电技术探测器

如今的纳米光电技术探测器主要是利用纳米光电子的基本材料进而不断发展而来。这种微型的探测器主要由纳米丝以及各种纳米棒共同组成，例如，超高灵敏度红外探测器等。

3.2纳米发光器件

引进纳米光电子的相关技术并利用纳米光的基本材料，利用纳米光刻技术，最终研制出新兴的纳米发光器件。主要有利用纳米粒子等材料制作完成的一种硅发光二极管，使用各种纳米尺寸制成的可以实现调谐的纳米发光二极管。

3.3纳米光子器件

纳米量子机构以及量子电路等各种集成技术都蕴含着非常深奥的研究内容。例如，利用三维光电子自身的晶体天线，还可以利用光子晶体技术二极管，以及无损耗产生的光电波，光开关等，这些都属于先进的纳米光子器件，在量子保密通信中的各种重要的关键器件，都是利用纳米光子器件完成的。

3.4纳米显示器

纳米显示器主要包括碳纳米管显示器，还有一种碳纳米发生显示器等。如今的纳米电子学还有纳米光子学以及先进的磁学微电子，自身具有的极限线宽都是70nm，这种先进的技术通过几十年的研究就完成了。为了能够在最短的时间内完成新兴的器件，使用单原子具体的操作方式成为重要的研究方向，并且，利用这种先进的技术能够制成计算机，并且能够有效的提升计算机自身的计算能力，甚至可以提高上千倍，但是需要使用的功率只有现在计算机的使用功率的百万分之一。如果使用先进的纳米磁学，计算机具体的信息存储量甚至能够达到上千倍。使用纳米光电子能够提升通信带宽的上百倍。

另外，除了以上介绍的各种器件，还可以从广义上分析，纳米器件还有分子电子器件，这种器件无论是在材料上还是在使用的原理上都与上述的半导体量子器件存在较大的差异。

四、结束语

综上所述，以往的各种科学技术为二十一世纪的高科技奠定了良好的基础，并提供了有效的理论依据。虽然，如今的纳米电子技术以及纳米光电子技术仍然处于初级发展阶段，但是，随着各种纳米技术的不断发展，以往传统的集成技术早就已经无法适应时代发展的新需求，这就需要纳米电子技术以及纳米光电子技术的不断发展，不断满足社会时代发展变化的新的需求，在新的社会形势下，这种新兴的技术也终将会逐渐普及并改善人们的生产生活。

参考文献

[2]郭维康.固体纳米电子器件和分子器件.微纳电子技术，2010；39（4）：1一8.

[3]程开富.纳米电子l纳米光电子技术.飞通光电子技术，2012；2（2）：76一580.

[3]蒋建妞，蔡琪玉.纳米电子学—电子学的前沿[J].固体电子学研究与进展，2010，17（3）：218一226.

作者：杨兆国

纳米技术研究论文篇2：

基于压缩气体施压的纳米压印技术研究

【摘要】纳米壓印技术是一种新型的纳米级图形转移技术，纳米压印过程中施压和加热是两个非常重要的工艺过程。文章中设计了新型纳米压印腔室，采用超声波加热代替传统加热方式，利用压缩气体产生的压力施压。超声波加热速度快，温度可控。压缩气体施压压力均匀、设计简单。

【关键词】纳米压印；超声波加热；压缩气体施压；纳米压印腔室

研究发现纳米尺寸的器件往往会呈现和大尺寸器件完全不同的性质[1]，为专业细微尺寸的图形，以往主要采用光刻技术。光刻技术是电子线路设计中图形转移的关键技术，光刻技术转移图案的尺寸与所采用的光线波长有关，在纳米尺寸的图案转移中，光刻技术出现了困难。纳米压印技术是一种始于上世纪90年代的一种新型微细图形转移技术。它突破了传统的光刻技术中光线波长的限制，理论上来说纳米压印技术转移的图案线条宽度可以无限缩小[2]。纳米压印技术还有操作流程简单、产量高、成本低等优点[3]。

纳米压印技术主要分为三种方式：热压印技术，紫外光刻纳米压印技术和软压印技术。纳米压印技术主要包括图形复制和图形转移两个步骤。首先是在基板上旋涂光刻胶等抗蚀层，通过加热或者光照等手段使抗蚀层呈现熔融态，将刻有图形的硬性模板在一定的压力条件下压印抗蚀层，实现图形的复制，然后脱模，就实现了图形的转移[4]。纳米压印流程如图1所示。

纳米压印过程中，加热和施压是两个重要的步骤。加热过程要求速度快，降温速度也要求快，这样才能提高纳米压印的效率。对于施加的压力要求压力均匀、可调节，这样才能保证纳米压印的完全实现。本文提出了一种超声波加热和压缩气体施压相结合的新型纳米压印装置如图2所示。

新型纳米压印腔室内纳米压印的流程为：光刻胶旋涂完毕后，将模板覆盖在光刻胶上，由螺杆带动活塞压缩压印腔室内的气体，气体压缩后产生压力提供纳米压印需要的压力，超声波发生装置产生超声波加热光刻胶至熔融状态[5]，持续施压将光刻胶压入模板空隙，去除超声波，待光刻胶降温至凝固态撤销压力，脱模后通过后续蚀刻等工艺实现纳米图案的转移。新型纳米压印流程设计如图3所示。

传统纳米压印过程中，加热光刻胶的方式一般为电热板加热，这种加热的方式比较简单，但是存在着以下缺点：加热温度不容易控制，加热和降温的时间比较长。有采用激光加热光刻胶的方式，激光加热装置的设计非常复杂，光路系统设计和安装都比较困难。我们提出一种新型的加热光刻胶的方式，一个超声波发生装置放置在模板上部，对准光刻胶作用于一定波长的超声波，超声波可以使光刻胶分子振动而产生热量，可以迅速使光刻胶达到熔融温度，纳米压印结束后撤掉超声波，光刻胶可以很快降温到凝固状态。

在纳米压印的过程中，传统的施压方式是采用机械螺杆施压，施压的过程因为机械的精度有限，压力不能够均匀施加。如果压力不能均匀的施加在模板上，会导致压印失败甚至是模板因受力不均匀而受损失。为了保证施加的压力均匀、模板和基板能保持平行，国内外都出现了很多解决的办法。有采用弹性缓冲垫方式，就是在工作平台下加一个弹性的垫子，利用垫子的弹性来保持压力均匀[6]。也有在工作台底部安装一个可以滑动的半球，采用半球找平的方式，利用球体的滑动来保持压力均匀。在工作台底部安装弹簧装置，也可以调节压力的不均匀，如图4所示。

据报道也有采用充气的橡胶气囊作为施压和调节不均匀压力的方法[7]，如图5所示。这种方法是采用一个橡胶气囊，气囊上安装压印工作平台，在气囊中冲入高压气体，高压气体产生的压力作为纳米压印的压力，因橡胶气囊本身存在弹性，所以可以实现压力的调节。以上传统的保持压力均匀的方法基本都利用了弹性缓冲的原理，在进行小面积的压印过程中有一定的作用，但是在进行大面积压印时，压力均匀性的问题仍然不能解决。

大面积压印过程中，压印盘边缘部分的压力比较小，弹性材料的伸张变形后，各部分调节压力的能力不一致，导致压力不能均匀分布。模板采用脆性Si和Sio2等材料时，压力不均匀坑内会导致模板破碎。如采用的电铸金属模板，其电铸过程价格昂贵、污染严重，且电铸缺陷较多，如针孔、翘曲、厚度均匀性差、复制效率低等。

为了解决压力不均匀分布的问题，根据气筒的原理，设计了一种新型的利用气体压缩施压的纳米压印模型，在一个密闭的腔室内，有一个可以上下移动的活塞装置，当活塞向下移动时，因为气体的体积是不变的，气体受压后体积变小，压强增大。气体压缩产生的压力作用于模板就会产生纳米压印所需的压力，因为采用气体施压，压力是完全均匀的。通过调节活塞的上下移动，也可以实现压力的均匀变化。充入的气体可以为惰性气体，惰性气体性质非常稳定，也能保证纳米压印的过程中光刻胶等不会因为温度升高而与气体发生任何相互变化。

我们提出了一种新型的纳米压印装置，在纳米压印过程中两个重要的流程加热和施压，分别采用超声波加热和压缩气体施压的方式。超声波加热速度快、效率高、装置简单。压缩气体施压的方式原理简单、气体施压压力完全均匀、压力可调节。超声波装置和气体施压装置可以完美结合设计在一个纳米压印腔室内，装置的设计简单、结构合理、压印效率比较高。

参考文献

[1]魏玉平，丁玉成，李长河.纳米压印光刻技术综述[J].制造技术与床，2012，8：87-94.

[2]罗康，段智勇.纳米压印技术进展及应用[J].电子工艺技术，2009，30（5）：253-257.

[3]屈新萍.新型纳米压印光刻技术的研究及应用[J].世界科学，2009，6：39-41.

[4]段家现，纳米压印技术研究[J].装备制造技术，2010， 7：32-34.

[5]Chien-Hung Lin，Rongshun Chen，Chien-Chang Su.Ultrasonics for Nanoimprint Lithography[C].//Proceedings of 2005 5th IEEE Conference.Nanotechnology.2005.

[6]Jae-Jong Lee，Kee-Bong Choi，Gee-Hong Kim，SeungWoo Lee.The UV-Nanoimprint Lithography with Multi-head Nanoimprinting Unit for Sub-50nm Half-pitch Patterns[C].//SICE-ICASE International Joint Conference Bexco，Busan，Korea.2006.

[7]董晓文，司卫华，顾文琪.气囊气缸式真空紫外纳米压印设备研制[J].电子元器件，2009，3：40-44.

作者：罗康　刘林飞　段智勇

纳米技术研究论文篇3：

高效纳米复合肥制备技术研究

摘要：本文首先对纳米肥料进行介绍，并提出高效纳米复合肥制备技术，以期改善化肥的施用效益，营造良好的生态环境，也为高效环境友好型肥料的研制和改良土壤，提高土壤肥力提供科学依据。

关键词：纳米复合肥;制备技术

1 纳米肥料概况

纳米肥料概念是中国农科院土壤肥料研究所张夫道研究员首先提出，并在国家“863”项目中立项，从3个方向进行研究，即：大田作物专用缓/控释肥料;纳米-亚微米级多功能肥料及修复荒漠化土地技术;利用废弃物制备纳米-亚微米级缓释材料技术。纳米肥料是结合纳米技术、医药微胶囊技术和化工微乳化技术研发的高新技术，它包括纳米结构肥料、纳米材料胶结包膜缓/控释肥料和纳米碳增效肥料、纳米磁性肥料和纳米生物复合肥料3大类。现在对上述3大类纳米肥料简述如下。

（1）纳米结构肥料纳米结构肥料是采用纳米技术将难溶于土壤的天然富营养矿石，如磷矿石、钾长石、煤矸石等，采用高能球磨或液相沉淀法技术做成纳米结构肥料;或通过化学方法制备纳米结构材料，再通过吸附、吸收、反应等方法制备出纳米结构肥料;或采用纳米技术制备纳米级氮肥、磷肥，如纳米尿素、纳米磷灰石肥料等。其特点是：肥料养分和复合组分均达纳米级标准。由于纳米材料的小尺寸效应使肥料带磁效应，从而使养分更易被植物吸收，有利于植物生长。另外，其表面原子周围有许多悬空键，具有很高活性，由于表面效应，使纳米结构肥料表面能、表面结合能增大，利于在土壤中被植物根系吸收，提高了肥料使用的效果。纳米结构肥料还能刺激植物生长，提高植物体内多种酶的活性，提高作物产量。

（2）纳米材料胶结包膜缓/控释肥料和纳米碳增效肥料纳米材料胶结包膜缓/控释肥料的包膜剂和胶结剂可以使用腐植酸、纳米高岭土、纳米蒙脱土、纳米沸石、纳米风化煤、高分子树脂、淀粉等材料，养分材料可以是有机-无机复混肥、无机复合肥、普通氮肥或磷肥等。该肥料的养分组分不是纳米材料，但其胶结包膜材料是纳米级、亚微米级材料，使肥料具有纳米材料的特性，或添加了纳米材料使肥料性能改变，肥料利用率提高。由于纳米胶结包膜剂具有较高的胶体稳定性和优异的吸附性能，可使养分被作物持续吸收，同时纳米肥料胶结包膜剂胶团直径在100 nm内，纳米材料的小尺寸效应使肥料带磁效应，从而使养分更易被植物吸收，有利于植物生长。常规化肥养分释放过快，与作物吸收养分不协调，施入土壤后会发生淋溶、挥发、固定等问题，通过纳米技术与植物营养学、肥料学、肥料制备技术结合，可解决肥料上述问题。

该类纳米肥料另一个分支是纳米碳增效肥料，如纳米碳增效碳铵。其养分组分是非纳米结构;但它通过纳米技术和氢键缔合机制，纳米碳与碳铵结晶形成共晶。在碳铵分子松散结构中，填充了纳米碳，改变了松散结构，使结构变紧密，从无序变为有序结构，使碳铵热稳定性、水稳定性提高，挥发性下降，同时可延缓铵态氮转化成硝态氮的进程，进而减少氧化亚氮排放量70%以上，氮素利用率从25%提高至35%～40%。另外，该肥料能增加土壤对铵根离子的吸附与固化作用，其吸附与固化量增加64%。该技术除了已申请中国专利外，还申请了美国专利和世界专利。

通过多年努力，我国已经使纳米碳增效肥料和纳米缓/控释肥料逐步产业化，一些产品生产成本已经与普通复合肥大致相当。目前已经开发出纳米碳增效碳铵、纳米碳增效尿素等。纳米-亚微米级胶结包膜剂品种有10个，一些品种利用废弃塑料、生活污泥、沼渣、造纸黑液、风化煤、煤矸石等废弃物和高岭土、蒙脱土等廉价非金属矿生产包膜剂或胶结剂，降低了生产成本。同时包膜材料在土壤中的降解产物既可增加土壤有机-无机复合胶体含量，又不产生环境污染。

（3）纳米磁性肥料和纳米生物复合肥料纳米磁性肥料是以土壤磁学和生物磁学为依据，以粉煤灰等为磁性载体与常规肥料加工成的低成本高效益新型肥料。纳米磁性肥料中纳米颗粒通过肥料中添加的表面活性剂均匀分散在载液中，形成稳定的具有磁性的胶体溶液，生产中在磁场作用下被磁化，可在生物的磁场作用下运动，易被植物吸附、吸收。

纳米生物复合肥料是以生物学与植物学、植物营养学为依据，在肥料中加入生物有益菌种和营养组分、中微量元素等制成。

纳米磁性肥料和纳米生物复合肥料可以是离子态或非离子态，与普通肥料不同之处在于：普通肥料中养分磷和中微量元素养分受液体p H值影响很大，一般适用的p H在6.5左右，否则会产生沉淀;而纳米磁性肥料中上述养分稳定，不受p H值影响，提高了养分使用效率，其生物有益菌种、中微量元素及其他营养元素等可以增进植物对肥料的利用，增强植物抵抗病虫害的能力，促进代谢等。

2.高效纳米复合肥制备技术研究

2.1. 主要研究内容

特殊的一些植物由于生長期不同阶段对于营养的需求不同，常规的营养液培养很容易造成阶段性的元素缺乏，导致叶片黄、花朵小、开花量少等缺陷。针对这一现象，具体开展以下研究：

（1）原料配方调配工艺研究。通过选用原料尿素，磷酸一铵，硫酸钾，磷酸二氢钾，纳米硫酸亚铁，纳米碳，腐植酸，木质素，BA，水，壳聚糖，硼砂，氯化锌，钼酸钠，硫酸锰，确定重量份数和配方量的百分比。

（2）搅拌混合制备工艺研究。将原料混合放入反应釜中，用水溶解，在100-120℃下搅拌混合反应2小时，研究搅拌混合工艺参数对肥料成形的反应时间和节点，从而便于确定合理的工艺参数，保证肥料的颗粒均匀程度。

（3）纳米元素吸附技术研究。通过化学制备方法制备纳米结构材料，再通过吸附、吸收、反应等方法，确定其活性和结构，制备出纳米复合肥。

2.2. 拟形成的关键技术

（1）原料配方调配技术;

（2）搅拌混合制备技术;

（3）纳米元素吸附技术;

2.3. 拟形成的科研成果目标

通过具体的理论和实践，盖上了不同生长期阶段对于营养的不同需求，所生产的高效纳米复合肥，有利于对氮、磷、钾和复合碳的吸附和解吸，改善化肥的施用效益，营造良好的生态环境，也为高效环境友好型肥料的研制和改良土壤，提高土壤肥力提供科学依据。