[发明专利]微纳制造装置

说明书

本发明涉及纳米技术领域，公开了一种微纳制造装置。利用模板提供模块提供待形成图案的图案信息。将衬底固定于运动模块的运动台单元上，通过所述运动模块带动所述衬底按照所述图案信息进行运动。制造模块在所述衬底上定位至需要形成所述待形成图案的位置，并写入电荷以形成所述待形成图案。颗粒引入模块在待形成图案所在区域引入纳米颗粒以形成待形成结构。本发明提供的所述微纳制造装置可以完成从纳米级到厘米级及其以上的微纳结构静电纳米印刷制造，解决了扫描探针技术无法制造大尺度与跨尺度结构的问题，在实现厘米或更大范围内结构写入的同时，保证局部细节的精度在纳米尺度。

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，特别是涉及一种微纳制造装置。

背景技术

在现有的微纳制造技术中，直写技术由于制作工艺简单，能够随时改变图案，灵活性高等优点而引起了广泛的关注。直写技术中扫描探针技术的原理是利用尖锐的扫描探针对样品表面进行修改，由于扫描探针显微镜本身具有纳米级的控制精度，因此可以很容易的通过在探针上施加热、力、电等方法制造出纳米结构。大部分扫描探针的操作技术简单，能够在大气环境下进行，对现有扫描探针显微镜稍作改装就能进行微纳制造。但是由于扫描探针显微镜使用压电促动器进行驱动，其运动范围往往被限制在100微米内，导致扫描探针显微镜在应用于直写加工时的操作范围被限制在了亚毫米尺度，极大地限制了其在微纳制造领域的应用范围。因此如何提高扫描探针直写技术的加工范围，利用扫描探针加工各种尺度的图形或器件成为了当前亟待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对如何提高扫描探针直写技术的加工范围，利用扫描探针加工各种尺度的图形或器件的问题，提供一种微纳制造装置。

一种微纳制造装置，包括模板提供模块，用于提供待形成图案的图案信息；制造模块，与所述模板提供模块相连接，用于根据所述图案信息在衬底上进行定位，并写入电荷以形成待形成图案；运动模块，与所述模板提供模块相连接，用于操纵所述衬底根据所述图案信息进行运动；所述运动模块包括运动台单元，所述运动台单元用于固定所述衬底；颗粒引入模块，用于在所述待形成图案所在区域引入纳米颗粒，以形成待形成结构。

上述微纳制造装置，利用模板提供模块提供待形成图案的图案信息。将衬底固定于运动模块的运动台单元上，通过所述运动模块带动所述衬底按照所述图案信息进行运动。所述制造模块在所述衬底上定位至需要形成所述待形成图案的位置，并写入电荷以形成所述待形成图案。在形成了所述待形成图案后，利用所述颗粒引入模块在图案所在区域引入纳米颗粒，以形成待形成结构。本发明提供的所述微纳制造装置，在写入电荷以形成图案时的利用制造模块的电荷直写能力，保证制造模块的操作精度为纳米级精度的定位；而当需要进行大范围的运动时，利用运动模块带动固定于其上的衬底进行大量级的运动，从而保证在进行大范围制造时的操控能力。利用本发明提供的所述微纳制造装置可以完成对于从纳米级到厘米级及其以上加工范围的微纳结构静电纳米印刷制造，解决了扫描探针技术无法制造大尺度与跨尺度结构的问题，在实现厘米或更大范围内结构写入的同时，保证局部细节的精度在纳米尺度。

在其中一个实施例中，所述制造模块包括电荷注入单元，与直写电压相连接，用于在所述衬底上写入电荷以形成所述待形成图案；压电定位单元，分别与所述模板提供单元和所述电荷注入单元相连接，用于根据所述图案信息带动所述电荷注入单元在所述衬底上进行移动定位。

在其中一个实施例中，所述电荷注入单元包括导电纳米探针。

在其中一个实施例中，所述导电纳米探针设置于正对所述衬底的电荷写入区域；所述导电纳米探针在写入电荷前，通过所述压电定位单元的反馈控制，使所述导电纳米探针与所述衬底间在垂直方向上的距离维持在预设距离范围内，且所述导电纳米探针在除垂直方向以外的方向上的位置固定不变。

在其中一个实施例中，所述模板提供模块还包括衬底。