某些精密机械零件 的个别关键尺寸
超大规模集成电路 制造过程中要求的
重复定位精度
精密轴和孔的圆度和圆柱度；精密球（如陀螺球、 计量用标准球）的球度；制造集成电路用的单品 硅基片的平面度；光学、激光、X射线的透镜和反 射镜、要求非常高的平面度或是要求非常严格的 曲面形状。这些精密零件的几何形状直接影响其 工作性能和工作效果。
纳米级加工技术
纳米加工的分类 纳米加工的关键技术 纳米加工的物理实质 纳米加工精度
复合加工
切削加工
纳米加 工分类
化学腐蚀
扫描隧道 显微技术
加工
能量束加 工
扫描隧道显微技术
• 基于隧道效应所研制的STM的原理如图所示。在试件与探针 之间的间隙δ形成一个势垒，在两者之间的偏压驱动下，有 微地量依电赖流于穿间过隙间δ的隙大（小势，垒也）就，是形依成赖隧于道势电垒流的Is高。度Is极：其每敏当锐δ增 加这一0.1特n性m而时工，作Is将的减。小在一工个作数中量，级由。压S电T陶M瓷正驱是动巧探妙针地在应工用件了 表面进行纳米级分辨率的扫描，同时逐点记录其隧道电流的 大小，然后由计算机成像。
纳米级加工的物理实质就是要切断原子间的结 合，实现原子或分 结合能 备注 材料 结合能/J·cm-
/J·cm-3
3
Fe 2.6 x 103 拉伸 SiC 7.5 x 105
备注 拉伸
SiO2 5 x 102 剪切 B4C 2.09 x 106
拉伸
Al Al2 O3
3.34 x 102
6.2 x 105
剪切 CNB 拉伸 金刚石
2.26 x 108
5.64 x 108 — 1.02 x 107
拉伸
晶体的各 向异性
纳米级加工 精度
纳米级尺寸精 度
纳米级几何形 状精度
纳米级表面质 量
纳米尺寸的绝对 精度
较大尺寸的相对 精度或重复精度 微小尺寸加工
很难达到纳米级
某些高精度孔和轴 的配合
扫描隧道显微镜从高定向石墨表面测得的原子图像
纳米加工关键技术
机床及 工具
检测技 术
纳米加工 关键技术
环境条 件控制
纳米级加工的物理实质
欲得到1cm的加工精度，加工的最小单位必然 在亚微米级。由于原子间的距离为0.1~0.3nm， 纳米级加工实际上已经到了加工精度的极限。 纳米级加工中，试件表面的一个个原子或分子 将成为直接加工对象。
表面质量不仅仅指它的表面粗糙度，而且包含其 内在的表层物理状态。例如，制造大规模集成的 单晶硅基片，不仅要求很高的平面度、很小的表 面粗糙度值和无划伤，而且要求无表面变质层 （或极小的变质层）、无表面残留应力、无组织 缺陷。高精度反射镜的表面粗糙度、变质层会影 响其反射率。微型机械和超微型机械的零件对其 表面质量亦有极严格的要求。