氧化钛光刻胶的制备与烧结工艺的研究开题报告

全文总字数：4981字

1. 研究目的与意义（文献综述）

飞秒激光作为一种先进的微纳加工技术，以其“冷加工”、突破衍射极限和多光子非线性效应等特质，可以实现对任意材料从宏观到微纳尺度的零件的精密加工。精密微加工是现代科学与加工工艺的重要组成内容。许多前沿科技的突破，来自于材料尺度的微小化，例如，微纳集成电路、微结构的精密加工，这可以让其获得更快的运算速度以及更强大的功能。除此之外，微结构在基础科学领域同样重要，例如，纳米电池等等。过去，微纳加工主要集中在微电子器件方面，现如今已经应用到各个领域，生物医学、航空航天、微型反应器、微机电系统、化学和生物的全微分析等等。

作为微电子技术核心的集成电路制造技术是电子工业最重要的基础，其发展之快，使其他产业难以望其项背。光刻工艺又是集成电路制造的关键工艺步骤之一，其中的关键材料——光刻胶又称光刻蚀剂，近年来也引起了人们的巨大关注。

光刻胶是微电子技术中微细图形加工的关键材料之一，特别是近年来大规模和超大规模集成电路的发展，更是大大促进了光刻胶的研究开发和应用。就目前的研究而言，用于微纳加工的双光子聚合方法合成的光刻胶材料主要分为纳米复合材料、均质材料以及生物材料基树脂。

2. 研究的基本内容与方案

根据感光树脂的区别，光刻胶材料分为三种：光聚合性、光分解型以及光交联型。本次实验研究将使用甲基丙烯酸作为烯类单体，属于第一种类型，它在光的作用下生成自由基，自由基再进一步引发单体聚合，最后生成聚合物，具有正成像的特点。

基于钛源的选择，使用钛醇盐作为反应钛源，之前有报道使用过四异丙醇锆来合成氧化锆光刻胶材料，ti与zr属同族元素，性质相近，因此方案具有可行性。

把甲基丙烯酸按一定比例加入到钛醇盐溶液中，充分搅拌，甲基丙烯酸会与钛醇盐发生络合反应，这时再加入光引发剂进行充分的搅拌，形成溶胶状的物质，就是光刻胶材料。在飞秒激光的作用下，发生双光子聚合反应，使含钛的甲基丙烯酸络合物发生聚合反应，形成含钛的聚合物。然后进行烧结，可以形成致密的氧化钛。

3. 研究计划与安排

（1）第1-4周 上传开题报告，查阅相关文献，确定实验的研究方案，确定各项研究细节。

（2）第5-7周 完成开题报告 同时翻译英文文献（与第三步同时进行）。

（3）第5-11周 按照实验方案具体实施实验研究，用双光子聚合的方法，选取合适的光引发剂，完成对钛醇盐制备氧化钛光刻胶材料的工艺的探索。

4. 参考文献（12篇以上）

（1）brigo laura,schmidtjohanna eva maria,gandin alessandro,michieli niccolò,colombo paolo,brusatingiovanna. 3d nanofabrication of sioc ceramic structures.[j]. advanced science(weinheim, baden-wurttemberg, germany),2018,5(12).

（2）zhiquan li,penghu,junzhe zhu,yajun gao,xiang xiong,ren liu. conjugated carbazole‐based schiffbases as photoinitiators: from facile synthesis to efficient two‐photonpolymerization[j]. journal of polymer science part a: polymerchemistry,2018,56(23).

（3）geng qiang,wangdien,chen pengfei,chen shih-chi. ultrafast multi-focus 3-d nano-fabricationbased on two-photon polymerization.[j]. natures communications, 2019,10(1).