基于原子自遮蔽效应的复杂三维纳米结构加工方法

三维纳米结构材料具有优异的尺寸效应、宏观量子隧道效应等特性，在高新技术和国防尖端技术领域具有重要的应用前景，但是，目前的光刻、探针刻蚀及化学自组装等微纳制造技术难以实现几何尺寸和形状高精度可控的复杂三维纳米结构。本课题基于原子自遮蔽效应的原理，采用模板法掠角沉积技术构筑复杂三维纳米结构，通过分子动力学仿真计算结合系统实验的方法研究复杂三维纳米结构的形成机理，揭示可控参数对沉积得到的三维纳米结构形状和尺寸的影响规律，在此基础之上研究微纳结构模板的设计原理和制备方法，创建约束磁控溅射粒子沉积方向的装置，获得优化工艺的可控参数组合，最终实现几何尺寸和形状高精度可控的复杂三维纳米结构。本项研究将为人工构筑复杂三维纳米结构技术提供系统的理论依据和技术支撑，对发展纳米结构加工理论和丰富纳米结构加工方法具有重要的理论意义和应用价值。

三维纳米结构材料具有优异的尺寸效应、宏观量子隧道效应等特性，在高新技术和国防尖端技术领域具有重要的应用前景。掠角沉积技术以其高效性成为最有潜力的纳米结构加工方法，然而，对其机理分析远远落后于实验研究的现状制约了此项技术的发展。因此，对于掠角沉积过程机理进行进一步考察对于纳米结构设计及工艺优化都具有重要的现实意义。.本课题基于原子自遮蔽效应的原理，建立了掠角沉积过程的分子动力学仿真模型，并采用自定义的沉积结构倾斜角统计方法结合径向分布函数统计和公共邻位分析技术，实现了对平面基体上的掠角沉积过程进行了仿真及分析。通过对预置结构基体上的掠角沉积过程进行了仿真及分析，研究了掠角沉积结构在单一预置结构上的生长受到预置结构变形、损伤以及多平面上生长优势方向相制约的共同作用机制。.结合理论研究，基于电子束蒸发沉积系统建立了掠角沉积平台，进行了掠角沉积工艺实验，采用AFM、SEM等先进检测仪器对加工试样进行了检测和分析，通过沉积结构形貌与仿真计算结果间的定性对比证明了仿真结果的正确性。