纳米功能器件的聚焦离子束制造基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51275559
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0512.微纳机械系统
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Based on the Focused Ion Beam (FIB) technology, our previous project aims to solve the key problems in the fabrication and optimizing of the Carbon Nanotube (CNT) probe for AFM. By implementing research systematically on the CNT probe’s fabrication platform developement,analysing mechanical property of CNT and optimizing key parameter as well as characterization its metrology precision, we realized the fabrication of CNT probe shorter than 500nm with precision of angle controlling higher than 1° and the project is progressing well. During this project, we have published one book chapter, seven SCI papers which have been cited by other researchers for 16 times till now, achieved four patents and gave 3 Invited presentations.The application project research aims at investigating the problems occur in the Focused Ion Beam fabrication of the nanoscale function devices, such as size effect in nanoscale and processing technic of special materials,proposing advanced new fabrication strategies such as coating associated FIB fabrication and ion implantation damage reparing. By combining the theory with experiment analysis we would clarify the microcosmic mechanism of the damage occurred during the FIB fabrication as well as the way to repair them and implemented the process of designing, fabricating and applying research about nanoscale function devices based on FIB fabrication. New technologies, new methods, and their data base and specifications about the microcosmic mechanisms of nanoscale device fabrication based on FIB would be established. Our research would explore from the aspects of the fabrication method, material character and microcosmic mechanism to the basic investigation of FIB fabrication, overcome the manufacturing problem of nanoscale function devices which limit their applications.
项目基于聚焦离子束(FIB)技术,针对纳米管(CNT)原子力显微镜探针的制备及其结构优化关键制造难题,系统展开了CNT探针制造装备的研制、CNT探针力学性能分析、关键参数优化和探针表征精度分析等研究,实现长度小于500nm、角度控制精度优于1°的CNT探针制备,项目进展顺利。发表1篇Book Chapter,7篇SCI论文,他引16次,授权专利4项,3次特邀报告。申请项目针对纳米功能器件FIB纳米制造中存在的纳米尺寸效应、材料加工工艺性等关键科学问题,提出镀膜辅助FIB制造、离子注入损伤修复等纳米制造新方法和新策略;阐明聚焦离子束的制造损伤及其修复方法等微观作用机理;开展FIB制造的典型纳米功能器件应用研究,建立FIB纳米制造的新工艺、新方法和微观机理的数据库和规范。本课题探索从制造方法、材料特性和微观机理等角度,展开FIB纳米制造基础研究,解决制约纳米功能器件应用的关键制造难题。

结项摘要

本项目通过紧密围绕纳米光学功能器件的加工制造,针对聚焦离子束(Focused Ion Beam, FIB)纳米加工中亟待解决的关键科学技术问题,系统开展了FIB纳米加工机理、纳米加工新方法、加工质量及功能器件性能评价等FIB制造基础研究。1)基于实验和分子动力学模拟研究,从纳米空间和皮秒-纳秒时间的四维角度揭示了FIB轰击损伤及其退火热处理修复的损伤动态演变机制。阐明了材料各向异性对FIB加工质量的影响规律。2)阐明了纳米阵列结构FIB加工中驻留时间、加工轨迹和束流搭接比等多参数耦合机制,解决了高密度、变流向纳米结构阵列的纳米加工难题,实现了32nm线宽且长宽比>100:1的纳米模板阵列、25nm线宽星形结构阵列加工,并成功应用于中科院光电所主持的973项目《波的衍射极限关键科学问题研究》(2013CBA01700)中。3)建立了有效抑制FIB轰击沟道效应、刃口半径小于20nm的金刚石刀具FIB修形方法,依托该研究顺利实施,获批一项NSFC-RS国际合作与交流项目(已被英国皇家学会纳入“牛顿基金”)和一项国家自然基金面上项目连续资助。4)提出了基于沉积辅助等逆向思维FIB纳米加工新方法,包括FIB刻蚀结合后续镀膜和胶体球自组装结合离子溅射镀膜等方法,实现了小于10nm热点间隙结构阵列的制备,并应用于SERS拉曼增强衬底及其痕量检测性能评价研究。发表论文SCI 10篇、EI15篇,授权专利5项(含1项PCT),培养研究生15名,国际会议大会主题报告1次/邀请报告6次。受邀成为Current Nanoscience期刊客座编辑,国际会议委员会委员4次,大会(分会)主席4次。项目负责人被中国工程院选拔为先进制造方向代表,参加“第四届中美工程前沿研讨会”、“中印青年工程领袖研讨会”并作报告。项目研究成果,被天津市科委组织鉴定评价为"达到了国际领先水平",获得天津市技术发明一等奖。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(1)
科研奖励数量(4)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Annealing recovery of nanoscale silicon surface damage caused by Ga focused ion beam
Ga聚焦离子束对纳米硅表面损伤的退火恢复
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2015.03.059
  • 发表时间:
    2015-07-15
  • 期刊:
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Xiao, Y. J.;Fang, F. Z.;Hu, X. T.
  • 通讯作者:
    Hu, X. T.
Fabrication of a Au-polystyrene sphere substrate with three-dimensional nanofeatures for surface-enhanced Raman spectroscopy
用于表面增强拉曼光谱的具有三维纳米特征的金聚苯乙烯球基底的制造
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2015.07.215
  • 发表时间:
    2015-11-15
  • 期刊:
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Hu, Xiaotang;Xu, Zongwei;Wang, Liyang
  • 通讯作者:
    Wang, Liyang
面向Ga+和惰性离子的聚焦离子束加工机理的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Chinese Electron Microscopy Society
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾瑞丽;徐宗伟;王前进
  • 通讯作者:
    王前进
聚焦离子束加工微锥形结构的制造误差分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    天津大学学报(自然科学与工程技术版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李云涛;李康;林峰;贾瑞丽
  • 通讯作者:
    贾瑞丽
Micro cutting of V-shaped cylindrical grating template for roller nano-imprint
滚轮纳米压印V型圆柱光栅模板微切割
  • DOI:
    10.1016/j.jmatprotec.2012.12.010
  • 发表时间:
    2013-06-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS PROCESSING TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Li, Gonghao;Xu, Zongwei;Liu, Hongzhong
  • 通讯作者:
    Liu, Hongzhong

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其他文献

Surface-enhanced Raman scattering on nanodiamond-derived carbon onions
纳米金刚石衍生碳洋葱的表面增强拉曼散射
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Nanotechnology and Precision Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋莹;徐宗伟;Andreas Rosenkranz;Mathias Rommel;史长坤;房丰洲
  • 通讯作者:
    房丰洲
一种基于SEM在线纳米切削的切削力检测方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    天津大学学报(自然科学与工程技术版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐宗伟;刘立芳;贾瑞丽;国晨
  • 通讯作者:
    国晨
滚压印圆柱母光栅的微刻划制造
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    纳米技术与精密工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐宗伟;李龚浩;兀伟;邢晓东;李万里;刘红忠;陈明
  • 通讯作者:
    陈明
Surface- and Tip-Enhanced Raman Scattering in Tribology and Lubricant Detection—A Prospective
摩擦学和润滑剂检测中的表面和尖端增强拉曼散射——展望
  • DOI:
    10.3390/lubricants7090081
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Lubricants World
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张琨;徐宗伟;Andreas Rosenkranz;薛涛;房丰洲
  • 通讯作者:
    房丰洲
Electron paramagnetic resonance characterization of aluminum ion implantation-induced defects in 4H-SiC
4H-SiC 中铝离子注入引起的缺陷的电子顺磁共振表征
  • DOI:
    10.1016/j.npe.2019.12.002
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Nanotechnology and Precision Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王秀红;徐宗伟;Mathias Rommel;董兵;宋乐;Clarence Augustine TH Tee;房丰洲
  • 通讯作者:
    房丰洲

其他文献

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徐宗伟的其他基金

聚焦离子束制备4H-SiC功能缺陷:加工、表征与模拟
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
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基于SEM在线纳米切削的加工极限及材料去除机理研究
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  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
碳纳米管探针的制备及其结构优化的关键技术研究
  • 批准号:
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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