NEMS納機(jī)電系統(tǒng)如何冷卻

目前大家最關(guān)心的問題是如何冷卻這個(gè)振子，希望能夠冷卻到能量的基態(tài)。對于不同震動(dòng)頻率的振子，基態(tài)對應(yīng)的溫度不同。對10^9赫茲的振子來說，溫度也在50毫開爾文。隨著振動(dòng)頻率的降低，臨界溫度也隨之降低。因此對于一般的NEMS系統(tǒng)來說，是無法通過降低環(huán)境溫度使得它處于基態(tài)的。只能主動(dòng)的冷卻它。最近2年來，這方面的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展比較大，但是并沒有一個(gè)里程碑式的實(shí)驗(yàn)表明可以把振子冷卻到了基態(tài)。

目前，世界各地在NEMS及其相關(guān)方面開展的研究工作主要有：

(1) 諧振式傳感器,包括質(zhì)量傳感、磁傳感、慣性傳感等；

(2) RF諧振器、濾波器；

(3)微探針熱讀寫高密度存儲、納米磁柱高密度存儲技術(shù)；

(4)單分子、單DNA檢測傳感器以及NEMS生化分析系統(tǒng)(N-TAS);

(5)生物電機(jī);

(6)利用微探針的生化檢測、熱探測技術(shù)；

(7)熱式紅外線傳感器；

(8)機(jī)械單電子器件；

(9)硅基納米制作、聚合物納米制作、自組裝等等。

為什么要研究發(fā)展NEMS系統(tǒng)？因?yàn)槿藗兿Ｍ麑ξ⑿〉牧臀灰七M(jìn)行測量。超導(dǎo)器件約瑟夫森結(jié)中電流的震蕩，邁克耳遜干涉儀等都可以歸結(jié)為對微小位移的測量。集成化的NEMS系統(tǒng)能夠?qū)?section class="formula-container formula-container__inline"> 克的質(zhì)量和

NEMS系統(tǒng)中的振子頻率一般高達(dá)幾十兆赫茲，最高的頻率達(dá)到10^9赫茲。振子的震動(dòng)是與電場耦合著的，可以受電場控制。納米光機(jī)械系統(tǒng)（NOMS）也與此類似，不過與機(jī)械振子耦合的不是電場，而是光場。與NEMS不同，NOMS也可以用作光學(xué)器件，完成一些非線性光學(xué)的實(shí)驗(yàn)，或者作為一些特殊的光源。

微機(jī)電系統(tǒng)是微米大小的機(jī)械系統(tǒng)，其中也包括不同形狀的三維平板印刷產(chǎn)生的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的大小一般在微米到毫米之間。在這個(gè)大小范圍中日常的物理經(jīng)驗(yàn)往往不適用。比如由于微機(jī)電系統(tǒng)的面積對體積比比一般日常生活中的機(jī)械系統(tǒng)要小得多，其表面現(xiàn)象如靜電、潤濕等比體積現(xiàn)象如慣性或熱容量等要重要。它們一般是由類似于生產(chǎn)半導(dǎo)體的技術(shù)如表面微加工、體型微加工等技術(shù)制造的。其中包括更改的硅加工方法如壓延、電鍍、濕蝕刻、干蝕刻、電火花加工等等。

生產(chǎn)微機(jī)電系統(tǒng)的公司的大小各不相同。大的公司主要集中于為汽車、生物醫(yī)學(xué)或電子工業(yè)生產(chǎn)大批量的便宜的系統(tǒng)。成功的小公司則集中于生產(chǎn)創(chuàng)新的技術(shù)。所有這些公司都致力于研究開發(fā)。隨著傳感器的發(fā)展微機(jī)電系統(tǒng)的復(fù)雜性和效率不斷提高。

常見的應(yīng)用有：

• 在噴墨打印機(jī)里作為壓電組件

• 在汽車?yán)镒鳛榧铀僖?guī)來控制碰撞時(shí)安全氣囊防護(hù)系統(tǒng)的施用

• 在汽車?yán)镒鳛橥勇輥頊y定汽車傾斜，控制動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)

• 在輪胎里作為壓力傳感器，在醫(yī)學(xué)上測量血壓

• 數(shù)字微鏡芯片

• 微型麥克風(fēng)陣列

• MEMS微型投影儀

• 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)光交換系統(tǒng)，這是一個(gè)與智能灰塵技術(shù)的融合

設(shè)計(jì)微機(jī)電系統(tǒng)最重要的工具是有限元分析。

微型機(jī)械的概念在相應(yīng)的加工技術(shù)出現(xiàn)之前就被提出了。1959年，理查德·費(fèi)曼在加州理工學(xué)院進(jìn)行題為《底層還有大空間》（英語：There's Plenty of Room at the Bottom）的演講。費(fèi)曼在演講中提出了在原子尺度上操縱物質(zhì)的可能性以及將面臨的挑戰(zhàn)。 1964年，西屋公司的一支團(tuán)隊(duì)制造出了第一批微機(jī)電設(shè)備。這種設(shè)備名叫諧振柵極晶體管。

微機(jī)電系統(tǒng)有多種原材料和制造技術(shù)，選擇條件是系統(tǒng)的應(yīng)用、市場等等。

NEMS納機(jī)電系統(tǒng)硅

硅是用來制造集成電路的主要原材料。由于在電子工業(yè)中已經(jīng)有許多實(shí)用硅制造極小的結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)，硅也是微機(jī)電系統(tǒng)非常常用的原材料。硅的物質(zhì)特性也有一定的優(yōu)點(diǎn)。單晶體的硅遵守胡克定律，幾乎沒有彈性滯后的現(xiàn)象，因此幾乎不耗能，其運(yùn)動(dòng)特性非常可靠。此外硅不易折斷，因此非常可靠，其使用周期可以達(dá)到上兆次。一般微機(jī)電系統(tǒng)的生產(chǎn)方式是在基質(zhì)上堆積物質(zhì)層，然后使用平板印刷和蝕刻的方法來讓它形成各種需要的結(jié)構(gòu)。

表面微加工

表面微加工是在硅芯片上沉積多晶硅然后進(jìn)行加工。

深層刻蝕

深層刻蝕如深層反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)向硅芯片內(nèi)部刻蝕?？涛g到芯片內(nèi)部的一個(gè)犧牲層。這個(gè)犧牲層在刻蝕完成后被腐蝕掉，這樣本來埋在芯片內(nèi)部的結(jié)構(gòu)就可以自由運(yùn)動(dòng)了。

體型微加工

體型微加工與深層刻蝕類似，是另一種去除硅的方法。一般體型微加工使用堿性溶液如氫氧化鉀來腐蝕平板印刷后留下來的硅。這些堿溶液腐蝕時(shí)的相對各向異性非常強(qiáng)，沿一定的晶體方向的腐蝕速度比其它的高1000倍。這樣的過程往往用來腐蝕v狀的溝。假如選擇的原材料的晶向足夠精確的話這樣的溝的邊可以非常平。

NEMS納機(jī)電系統(tǒng)高分子材料

雖然電子工業(yè)對硅加工的經(jīng)驗(yàn)是非常豐富和寶貴的，并提供了很大的經(jīng)濟(jì)性，但是純的硅依然是非常昂貴的。高分子材料非常便宜，而且其性能各種各樣。使用注射成形、壓花、立體光固化成形等技術(shù)也可以使用高分子材料制造微機(jī)電系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)尤其有利于微液體應(yīng)用，比如可攜測血裝置等。

NEMS納機(jī)電系統(tǒng)金屬

金屬也可以用來制造微機(jī)電系統(tǒng)。雖然比起硅來金屬缺乏其良好的機(jī)械特性，但是在金屬的適用范圍內(nèi)它非常可靠。 2100433B

納聯(lián)結(jié)合浙江機(jī)電行業(yè)集群優(yōu)勢，融匯全球行業(yè)技術(shù)，與中國2000家機(jī)電行業(yè)各細(xì)分領(lǐng)域?qū)嵙ζ髽I(yè)，建立戰(zhàn)略合作同盟，精選機(jī)電行業(yè)十大系列近30000款機(jī)電優(yōu)質(zhì)精品，大氣超前的品牌形象策劃、戰(zhàn)略規(guī)劃及個(gè)性化營銷模式，使納聯(lián)以“領(lǐng)跑中國機(jī)電行業(yè)”的王者姿態(tài)，布局全球市場，實(shí)現(xiàn)線上線下機(jī)電產(chǎn)品一站式供應(yīng)中心的目標(biāo)；并積極承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，創(chuàng)辦大學(xué)生創(chuàng)業(yè)孵化園，讓更多走出校門的優(yōu)秀大學(xué)生體驗(yàn)到創(chuàng)業(yè)成功的快樂和成就。

“納聯(lián)創(chuàng)業(yè)基地”計(jì)劃投資6億元，建設(shè)占地百畝的納聯(lián)機(jī)電國際倉儲物流配送中心、數(shù)萬平方米的優(yōu)質(zhì)辦公環(huán)境，以及配額數(shù)億的流動(dòng)資金， 2018年前，建設(shè)地區(qū)創(chuàng)業(yè)店1600家，同步以創(chuàng)業(yè)帶動(dòng)就業(yè)上萬人，力爭實(shí)現(xiàn)企業(yè)發(fā)展同時(shí)，積極擔(dān)當(dāng)社會(huì)責(zé)任，創(chuàng)辦大學(xué)生創(chuàng)業(yè)孵化園，扶持更多創(chuàng)業(yè)者、特別是大學(xué)生創(chuàng)業(yè)者實(shí)現(xiàn)自己的人生價(jià)值。

納聯(lián)：海納百川，信聯(lián)天下！

瓦格納?室內(nèi)甲醛治理解決方案是瓦格納品牌向客戶提供的一整套系統(tǒng)專業(yè)治理室內(nèi)甲醛的服務(wù)，采用針對室內(nèi)甲醛來源和緩釋規(guī)律研發(fā)的三大核心技術(shù)和多項(xiàng)專利產(chǎn)品全球首家實(shí)現(xiàn)了徹底、高效的甲醛清除。

瓦格納品牌隸屬于N N品牌，N N是專業(yè)提供系統(tǒng)室內(nèi)環(huán)境治理解決方案的，其依托國際頂級環(huán)保核心專利技術(shù)以及多項(xiàng)專利產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)真正有效徹底解決室內(nèi)環(huán)境污染的目的。

瓦格納?科學(xué)的甲醛清除理念

只有科學(xué)認(rèn)知室內(nèi)甲醛來源和釋放規(guī)律，才能真正做到徹底、高效清除它。室內(nèi)甲醛主要來源一是墻面、頂棚和地板中涂料和粘膠，二是家具表面涂料和內(nèi)部粘膠。由于多層涂料和家具表面材料對內(nèi)部的包裹等原因，客觀上，甲醛向室內(nèi)的釋放是持續(xù)的。根據(jù)被包裹的材料密度和厚度不同，甲醛釋放至室內(nèi)的周期不同，短則3、5年，長的甚至15年，因此甲醛清除不可能一勞永逸，一次處理干凈的說法和做法是不科學(xué)的，也是不負(fù)責(zé)任的。通風(fēng)4-6個(gè)月也只能短期降低甲醛濃度，一旦不能每天長時(shí)間通風(fēng)，后期緩釋出來的甲醛也會(huì)慢慢累積，直至超標(biāo)。尤其是櫥柜等封閉空間內(nèi)，會(huì)很快累積到超標(biāo)濃度，猶如一顆顆潛在的“炸彈”，對兒童和易感人群可謂危機(jī)四伏。

瓦格納環(huán)境治理專家認(rèn)為，正確的甲醛清除方法應(yīng)該分成兩步：

第一步，在新房裝修初期空氣中甲醛濃度較高，必須要快速將建材和家具中80%以上的甲醛清除掉，使空氣中甲醛含量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

第二步，長期持續(xù)監(jiān)控甲醛濃度，通過瓦格納? 獨(dú)有的專利產(chǎn)品，將室內(nèi)甲醛含量深入持續(xù)的降低至健康水平線之內(nèi)，甚至可以降低到“0”.

瓦格納?室內(nèi)甲醛治理解決方案

瓦格納?除甲醛治理解決方案是瓦格納品牌向客戶提供的一套專業(yè)治理室內(nèi)甲醛的服務(wù)，采用針對室內(nèi)甲醛來源和緩釋規(guī)律研發(fā)的三大核心技術(shù)和多項(xiàng)專利產(chǎn)品全球首家實(shí)現(xiàn)了徹底、高效的甲醛清除。

瓦格納室內(nèi)甲醛治理步驟：

Step 1 甲醛濃度檢測

瓦格納?環(huán)境治理工程師持國家認(rèn)定專業(yè)甲醛檢測設(shè)備現(xiàn)場監(jiān)測并記錄甲醛濃度（c1）

Step 2 瓦格納?專有技術(shù)快速治理

瓦格納?環(huán)境治理工程師使用瓦格納?高壓氣體甲醛清除機(jī)處理室內(nèi)墻壁、頂棚、地板和家具內(nèi)外表面，再檢測并記錄甲醛濃度（c2應(yīng)為0.00）

Step 3 治理效果檢測

空置一天后，瓦格納?環(huán)境治理工程師至客戶現(xiàn)場檢測并記錄甲醛濃度（c3應(yīng)低于國標(biāo)0.08）

Step 4 長期甲醛濃度監(jiān)測

瓦格納?免費(fèi)為客戶提供最短3個(gè)月的第三方專業(yè)甲醛檢測設(shè)備使用，隨時(shí)監(jiān)控空氣質(zhì)量。

Step 5 長效治理

針對個(gè)別客戶甲醛嚴(yán)重超標(biāo)，瓦格納?環(huán)境治理工程師為其量身定制個(gè)性化甲醛長效治理方案，在櫥柜等甲醛重點(diǎn)釋放源擺放瓦格納?甲醛清除緩釋產(chǎn)品，在房間內(nèi)擺放瓦格納?微波甲醛清除器，確?？蛻羰覂?nèi)甲醛含量遠(yuǎn)低于國標(biāo),使其家人絕對不會(huì)受到甲醛的傷害。

科林納卓核心技術(shù)

瓦格納?針對室內(nèi)甲醛緩釋規(guī)律研發(fā)的三大核心技術(shù)全球首家實(shí)現(xiàn)了徹底、高效的甲醛清除。

·瓦格納?獨(dú)有甲醛高效清除配方母液

德國專利技術(shù)，效果顯著無毒害，與甲醛反應(yīng)后合成物主要為二氧化碳和水，無二次污染。

·高壓氣體生成技術(shù)

瓦格納?德國專用設(shè)備獨(dú)家解決了氣體現(xiàn)場制備和高壓噴射技術(shù)，最高可達(dá)6米，使氣態(tài)清除、上門服務(wù)得以實(shí)現(xiàn)。氣態(tài)清除技術(shù)具有噴霧消除技術(shù)無法比擬的高滲透性，可以透過墻壁、頂棚、地板和家具表面，深入清除甲醛；同時(shí)有效避免了噴霧消除方法形成污漬，損傷表面等負(fù)作用。憑借全新的高壓氣態(tài)清除技術(shù)，瓦格納?一步清除可徹底清除已釋放甲醛，達(dá)到0.00的超凈指標(biāo)。

·緩釋技術(shù)

針對室內(nèi)甲醛持續(xù)緩釋特征，瓦格納?獨(dú)家專利緩釋滲透技術(shù)可持續(xù)、深入地清除甲醛。也只有以緩釋對緩釋，以反滲透對滲透才能真正深入、徹底地解決甲醛危害。在櫥柜等甲醛持續(xù)釋放源放置瓦格納?緩釋盾牌和微波裝置，瓦格納?二步清除真正實(shí)現(xiàn)了長效清除甲醛的目的。

科林納卓歷史紀(jì)事

1868年，德國的化學(xué)家威廉·馮·霍夫曼博士第一次從甲醇中提煉出了甲醛。

2007年，GER New Nature實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出一種高效、徹底的甲醛清除技術(shù)和施工方法。

2012年，“瓦格納?滲透緩釋兩步甲醛清除法”及其核心技術(shù)引入中國。

2013年，瓦格納?全球品牌正式啟動(dòng)中國市場。

項(xiàng)目按照計(jì)劃指標(biāo)完成基于電子束光刻的納機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工藝研究，開發(fā)出線寬/間隔=30/30nm的密排光刻膠掩膜，線寬/間隔=50/60nm的密排金屬線條，以及線寬/間隔=50/50nm的密排Si光柵結(jié)構(gòu)。 具體研究成果包括：項(xiàng)目制定了3套電子束光刻標(biāo)準(zhǔn)工藝，包括正性光刻膠細(xì)線條工藝，金屬細(xì)線條剝離工藝和負(fù)膠雙層膠工藝。在此基礎(chǔ)上，我們對金屬PVD工藝進(jìn)行優(yōu)化，獲得最小線寬30nm的Ti/Au剝離細(xì)線條。同時(shí)，我們對DRIE工藝進(jìn)行優(yōu)化，直接利用光刻膠掩膜 F基DRIE設(shè)備加工出線寬30nm高寬比12:1的Si Fin結(jié)構(gòu)，刻蝕選擇比≥8:1。 我們將開發(fā)出的工藝在自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“電毛細(xì)力驅(qū)動(dòng)的納米結(jié)構(gòu)壓印成形及其流變和界面行為研究”和重大專項(xiàng)“極大規(guī)模集成電路前瞻技術(shù)研究”兩個(gè)項(xiàng)目中應(yīng)用，分別為兩個(gè)項(xiàng)目加工了特征尺寸15~20nm周期100nm陣列面積60x60um納米壓印模板和溝道寬度30nm長度500nm高度300nm的FinFET器件。在4英寸Si基片上的加工精度誤差≤15%。 項(xiàng)目執(zhí)行期間申請專利兩項(xiàng)：一種采用紫外線固膠的電子束曝光方法（201310097604.8），主要解決了LOL膠和負(fù)性光刻膠的工藝兼容性問題；電子束斑的測量方法和設(shè)備（201410449770.4），主要是利用懸置背向曝光的方法獲得高分辨率束斑圖形，用來測量束斑尺寸。項(xiàng)目執(zhí)行期間發(fā)表論文兩篇：P. Liu, F. YangD.C. Zhang, etc. Hard mask free DRIE of C-Si nanobarrel with 6.7nm wall thickness and 50:1 aspect ratio, IEEE MEMS2015, Estoril, Jan.18-22, 2015和D.Q. Zhao,F. Yang, D.C. Zhang, etc. Process-induced stress and hydrogen effects on monolithic integrated CMOS-MEMS micro-bimaterial cantilever sensor array, eurosensors2012, Krakow, Sep. 9-12, 2012。 2100433B