整合喇叭型奈米流道及水平和垂直奈米流道到預定寬度及預定深度模擬模式建立及實驗驗證

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研究生：	王昱菘 Yu-Song Wang
論文名稱：	整合喇叭型奈米流道及水平和垂直奈米流道到預定寬度及預定深度模擬模式建立及實驗驗證 Integration of horn-shaped nanochannel with horizontal and vertical nanochannels to the expected width and expected depth for establishment of simulation model and experimental verification
指導教授：	林榮慶 Zone-Ching Lin
口試委員:	許覺良 Jue-Liang Xu 傅光華 Kuang-Hua Fuh
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 機械工程系 Department of Mechanical Engineering
論文出版年：	2019
畢業學年度：	107
語文別：	中文
論文頁數：	227
中文關鍵詞：	比下壓能、單晶矽基板、寬度、深度、喇叭型奈米流道
外文關鍵詞：	specific downward energy force, single-crystal silicon substrate, width, depth, horn-shaped nanochannel
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摘要    i
ABSTRACT    v
誌謝    x
目錄    xi
圖目錄    xvi
表目錄    xxv
第一章 緒論 1
1 前言 1
2 研究動機與目的 2
3 文獻回顧 2
3.1 原子力顯微鏡奈米加工之文獻 2
3.2 切削深度及多道次加工之文獻 4
4 本文架構 6
第二章 原子力顯微鏡簡介與實驗方法 9
1 原子力顯微鏡操作原理 9
2 原子力顯微鏡的操作模式 10
2.1 接觸模式(Contact mode CM) 11
2.2 非接觸模式(Non-contact mode NCM) 12
2.3 敲擊模式(Tapping mode TM) 12
3 實驗設備介紹 13
3.1 多模態原子力顯微鏡D3100 13
3.2 原子力顯微鏡之常用探針 15
4 奈米切削實驗設定(Experimental set-up) 16
4.1 實驗試片及探針 16
4.2 單晶矽晶圓材料 18
5 AFM探針下壓力量測方法 18
第三章 建立加工直線段奈米流道梯形凹槽到預定寬度及預定深度之理論模式及切削規劃 21
1 比下壓能理論模型及計算比下壓能方法 21
2 直線段奈米流道梯形凹槽之兩道次偏移加工法 23
3 建立加工直線段奈米流道梯形凹槽到預定深度及預定寬度之方法 26
4 直線段不同切削道次路徑規劃及探討 30
第四章 建立加工喇叭型奈米流道至預定寬度與預定深度之奈米流道的模擬模式 32
1 建立喇叭型奈米流道加工到預定寬度及預定深度之理論模擬模式及加工方法 32
2 喇叭型奈米流道去除凸起側邊之路徑規劃 35
3 喇叭型奈米流道量測驗證方法 36
第五章 喇叭型奈米流道加工之模擬結果與實驗驗證 40
1加工喇叭型奈米流道到預定深度30nm及開口寬度250nm之30度喇叭型奈米流道模擬與AFM加工實驗之量測驗證 40
1.1 30度喇叭型奈米流道加工到預定深度30nm及預定寬度250nm之四切削道次的模擬結果與實驗量測驗證 40
1.2 30度喇叭型奈米流道加工到預定深度30nm及預定寬度250nm五切削道次的模擬結果與實驗量測驗證 46
1.3 30度喇叭型奈米流道加工到預定深度30nm及預定寬度250nm之四切削道次及五切削道次之結果分析及探討 53
1.4 30度喇叭型奈米流道去除微小凸起側邊模擬結果與實驗結果分析 53
2 加工喇叭型奈米流道到預定深度40nm及開口寬度300nm之20度喇叭型奈米流道模擬與AFM實驗量測驗證 59
2.1 20度喇叭型奈米流道加工到預定深度40nm及預定寬度300nm之五切削道次模擬分析 59
2.2 20度喇叭型奈米流道加工到預定深度40nm及預定寬度300nm之六切削道次的模擬結果與實驗量測驗證 60
2.3 20度喇叭型奈米流道去除微小凸起側邊模擬結果與實驗結果分析 61
第六章 整合喇叭型奈米流道及水平和垂直奈米流道加工到預定深度及預定寬度之方法 64
1 整合喇叭型奈米流道及水平和垂直奈米流道切削道次加工方法 64
2 整合喇叭型奈米流道及水平和垂直奈米流道量測驗證方法 69
第七章 整合喇叭型奈米流道及水平和垂直奈米流道加工到預定寬度及預定深度模擬結果與實驗量測驗證 77
1 整合喇叭型奈米流道及水平米流道之模擬結果與實驗量測驗證 77
1.1 整合喇叭型奈米流道及水平奈米流道之有微小凸起側邊的模擬結果與實驗量測驗證 77
1.2 整合喇叭型奈米流道及水平奈米流道去除微小凸起側邊模擬結果與實驗量測驗證 89
2 整合喇叭型奈米流道及水平和垂直奈米流道之模擬結果與實驗量測驗證 92
2.1 整合喇叭型奈米流道及水平及垂直奈米流道之有微小凸起側邊模擬結果與實驗量測驗證 93
2.2 整合喇叭型奈米流道及水平及垂直奈米流道去除微小凸起側邊之模擬結果與實驗量測驗證 104
第八章 喇叭型奈米流道、整合喇叭型奈米流道及水平和垂直奈米流道梯型凹槽到預定寬度及預定深度之最少切削道次與改變下壓力次數之方法 109
第九章 喇叭型奈米流道、整合喇叭型奈米流道及水平和垂直奈米流道梯型凹槽到預定寬度及預定深度之最少切削道次與改變下壓力次數之模擬與實驗驗證 114
1 加工喇叭型奈米流道到預定深度30nm及預定寬度250nm之五切削道次之最少切削道次與最少改變下壓力次數之模擬與實驗量測驗證 114
1.1 加工30度喇叭型奈米流道到預定深度30nm及預定寬度250nm之五切削道次之最少切削道次與最少改變下壓力次數之模擬 114
1.2 加工喇叭型到預定深度30nm及預定寬度250nm之五道次的最少切削道次與最少改變下壓力次數之實驗量測驗證 117
1.3 喇叭型奈米流道去除微小凸起測邊模擬結果與實驗量測結果分析 118
2 整合喇叭型奈米流道及水平和垂直奈米流道之最少切削道次與最少改變下壓力次數之模擬與實驗量測驗證 119
2.1 整合喇叭型奈米流道及水平和垂直奈米流道之最少切削道次與最少改變下壓力次數之模擬 119
2.2 整合喇叭型奈米流道及水平和垂直奈米流道之最少切削道次與最少改變下壓力次數之實驗量測驗證 124
2.3 整合喇叭型奈米流道及水平和垂直奈米流道去除微小凸起側邊之模擬結果與實驗量測結果 127
3 喇叭型奈米流道、整合喇叭型奈米流道及水平和垂直奈米流道之最佳化與非最佳化之最後一層改變下壓力實驗之最少花費時間估算比較 129
第十章 結論 134
參考文獻 136
附錄 140


                                

[1] Binning, G., Quate, C. F. and Gerber, C., ”Atomic Force Microscope”, Physical Review Letters, Vol. 56, No. 6, pp.930-933 (1986).
[2] Nanjo, H., Nony, L., Yoneya, M. and Aime, J. P.,”Simulation of Section Curve by Phase Constant Dynamic Mode Atomic Force Microscopy in Non-contact Situation”, Applied Surface Science, Vol. 210, No. 1, pp. 49-53 (2003).
[3] Lübben, J. F. and Johannsmann, D., “Nanoscale High-frequency Contact Mechanics Using an AFM Tip and a Quartz Crystal Resonator”, Langmuir, Vol. 20, No. 9, pp. 3698-3703 (2004).
[4] Tseng, A. A., Jou, S., Notargiacomo, A. and Chen, T. P., ”Recent Developments in Tip-based Nanofabrication and Its Roadmap”, Journal of Nanoscience & Nanotechnology, Vol. 8, No. 5, pp. 2167–2186 (2008).
[5] Fang, T. H., Weng, C. I. and Chang, J. G., ”Machining Characterization of Nano-lithography Process by Using Atomic Force Microscopy”, Nanotechnology, Vol. 11, No. 5, pp. 181-187 (2000).
[6] Schumacher, H. W., Keyser, U. F. and Zeitler, U., “Controlled mechanical AFM machining of two-dimensional electron systems: Fabrication of a single-electron transistor”, Physica E., Vol. 6, pp. 860-863 (2000).
[7] Yongda, Y., Tao, S., Liang, Y. C. and Shen, D., “Investigation on AFM based micro/nano CNC machining system”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 47, No. 11, pp.1651-1659 (2007).
[8] Wang, Z. Q., Jiao, N. D., Tung, S. and Dong, Z. L., “Research on the atomic force microscopy-based fabrication of nanochannels on silicon oxide surfaces”, Chinese Science Bulletin, Vol. 55, No. 30, pp. 3466-3471 (2010).
[9] Tseng, A. A., “A comparison study of scratch and wear properties using atomic force microscopy”, J. Applied Surface Science, Vol. 256, Issue 13, pp. 4246- 4252 (2010).
[10] Ermer, D. S., “Optimization of the constrained machining economics problem by geometric programming”, Transactions of ASME Journal of Engineering for Industry, Vol. 93, pp. 1067-1072 (1971).
[11] Chen, M. C. and Tsai, D. M., “A simulated annealing approach for optimization of multipass turning operations”, International Journal of Production Research, Vol. 34, pp. 2803-2825 (1996).
[12] Shunmugam, M. S., Bhaskara, S. V. and Narendran, T. T., “Selecion of optimal conditions in multi-pass face-milling using a genetic algorithm”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol.40, pp. 401-414 (2000).
[13] Satishkumar, S., Asokan, P. and Kumanan, S., “Optimization of depth of cut in multi-pass turning using nontraditional optimization technology”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol.29, pp. 230-238 (2006).
[14] Özen, S., and Bayhan, G. M., “Optimization of depth of cut in multi-pass machining using Hopfield type neural networks”, Proceedings of the 2011 International Conference on Industrial Engineering and Operations Management Kuala Lumpur, Malaysia, January, pp. 22-24 (2011).
[15] Li, J. G., Yong, L., Hang, Z., Peng, L. and Yao, Y. X., “Optimization of cutting parameters for energy saving”, Int J Adv Manuf Technol, Vol. 70, pp. 117-124 (2014).
[16] Geng, Y. Q., Yan, Y. D., Xing, Y. M., Zhao, X. S. and Hu, Z. J., “Modelling and experimental study of machined depth in AFM-based milling of nanochannels”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 73, pp. 87-96 (2013).
[17] Bourne, K. A., Kapoor, S. G. and DeVor, R. E., “Study of a High Performance AFM Probe-Based Microscribing Process”, J. Manuf. Sci., Vol. 132, No. 3 (2010).
[18] Lin, Z. C. and Hsu, Y. C., “A calculating method for the fewest cutting passes on sapphire substrate at a certain depth using specific down force energy with an AFM probe”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 212, pp. 2321-2331 (2012).
[19] 馬士閎, “單晶矽奈米流道梯型凹槽最少切削道次估算及驗證”國立台灣科技大學機械工程研究所，碩士論文，民國105年。
[20] 陳博彥, “單晶矽奈米特定流道之加工模擬及實驗驗證” 國立台灣科技大學機械工程研究所，碩士論文，民國106年。
[21] Aikawa, T., Konno, T., Takai, M. and Ishihara, K., “Spherical Phospholipid Polymer Hydrogels for Cell Encapsulation Prepared with a Flow-Focusing Microfluidic Channel Device”, ACS Journal of American Chemical Society, Vol. 28, No. 3, pp. 2145-2150 (2012)
[22] Digital Instruments Dimension™ 3100 Manual. Version 4.43B, Digital Instruments Veeco Metrilogy Group (2000).
[23] 蔡竺孝, “以原子力顯微鏡探針利用比下壓能之觀念建立藍寶石基板凹槽圖形加工方法及實驗研究” 國立台灣科技大學機械工程研究所，碩士論文，民國100年。

全文公開日期 2024/08/07 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)

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