微纳制造装置的制作方法

[0001]
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：

[0002]
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。

技术实现要素：

[0003]
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。
[0004]
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。
[0005]
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。
[0006]
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。
[0007]
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。
[0008]
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。
[0009]
在其中一个实施例中，所述模板提供模块还包括衬底。
[0010]
在其中一个实施例中，所述运动模块还包括旋转运动单元，用于提供旋转运动，向所述运动台单元提供动力；传动单元，分别与所述运动台单元和所述旋转运动单元相连接，用于将所述旋转运动单元的旋转运动转化为直线运动；连接单元，所述旋转运动单元通过所述连接单元与所述传动单元相连接，所述运动台单元通过所述连接单元与所述传动单元相连接。
[0011]
在其中一个实施例中，所述微纳制造装置还包括电气控制模块，分别与所述制造模块、所述运动模块和所述颗粒引入模块相连接，用于控制所述制造模块、所述运动模块和所述颗粒引入模块的电气输入，输出运动控制指令以控制所述运动模块的运动，并输出写入控制指令以控制所述制造模块的电荷写入操作。
[0012]
在其中一个实施例中，所述电气控制模块包括电源单元，分别与所述制造模块、所述运动模块和所述颗粒引入模块相连接，用于向所述制造模块、所述运动模块和所述颗粒引入模块提供电压；开关单元，所述制造模块、所述运动模块和所述颗粒引入模块分别通过所述开关单元与所述电源单元相连接，用于控制所述制造模块、所述运动模块和所述颗粒引入模块的电气输入；运动控制单元，与所述运动模块相连接，用于根据输出运动控制指令；所述运动单元还用于根据所述运动控制指令调整其运动操作的转动角度和位移；写入控制单元，与所述制造单元相连接，用于输出写入控制指令；所述制造单元还用于根据所述写入控制指令调整在所述衬底上的写入操作。
[0013]
在其中一个实施例中，所述纳米颗粒为原子、分子、离子、团簇、半导体量子点、金属纳米颗粒、绝缘体纳米颗粒、超顺磁纳米颗粒中的任意一项。
[0014]
在其中一个实施例中，所述图案信息包括图案形状、图案尺寸和图案位置信息。
附图说明
[0015]
图1为本发明其中一实施例的微纳制造装置的结构示意图；
[0016]
图2为本发明其中一实施例的制造模块结构示意图；
[0017]
图3为本发明其中一实施例的运动模块结构示意图；
[0018]
图4为本发明其中一实施例的电气控制模块的结构示意图；
[0019]
图5为本发明其中一实施例的导电纳米探针与导电衬底的位置关系图；
[0020]
图6为本发明其中一实施例的待制造结构的设计示意图；
[0021]
图7为本发明其中一实施例的荧光显微镜下的跨尺度结构图。
具体实施方式
[0022]
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中
给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。
[0023]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0024]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0025]
当前纳米静电图案直写技术领域主要通过扫描探针技术来实现，但是由于扫描探针显微镜需要使用到压电促动器，其行程往往只能达到100微米内，导致扫描探针显微镜的直写加工实现范围被限制在亚毫米尺度，极大地限制了其在微纳制造领域的应用。本发明提供的微纳制造装置的加工范围可以实现从纳米级到厘米级及其以上，完成跨尺度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，可以保证对于局部细节的加工精度在纳米尺度。
[0026]
图1为本发明其中一实施例的微纳制造装置的结构示意图，在其中一个实施例中，所述微纳制造装置包括模板提供模块100、制造模块200、运动模块300和颗粒引入模块400。所述模板提供模块100，用于提供待形成图案的图案信息。所述制造模块200，与所述模板提供模块100相连接，用于根据所述图案信息在衬底上进行定位，并写入电荷以形成所述待形成图案。所述运功模块300，与所述模板提供模块100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300包括运动台单元310，所述运动台单元310用于固定所述衬底。所述颗粒引入模块400，与所述运动模块300相连接，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。
[0027]
所述微纳制造装置利用所述模板提供模块100提供待形成图案的图案信息。其中，所述待形成图案可以是纳米级及以上尺度中任意单一尺度的图案。进一步地，所述待形成图案也可以是微米/纳米级高精度细节图再加上毫米级或以上尺度的大范围结构图。更进一步地，所述待形成图案也可以是既具有微米/纳米级精度细节又具有毫米或者以上加工范围的跨尺度图案。将衬底固定于所述运动模块300的所述运动台单元310上，所述运动模块300根据所述图案信息进行运动，从而带动所述衬底移动至相应位置。所述制造模块200根据所述图案信息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，所述颗粒引入模块400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。
[0028]
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，利用所述制造模块200具有纳米级精度的电荷直写能力，以保证对于图案细节定位的操作精度为纳米级精度；而当需要进行大范围的运动时，利用所述运动模块300带动固定于其上的所述衬底进行大
量级的运动，从而能实现对大范围制造的操控。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。
[0029]
在其中一个实施例中，所述模板提供模块100中还包括衬底。所述模板提供模块100通过在导电衬底上涂覆一层具有低表面能的驻极体薄层，以形成具有低表面能的衬底。所述制造模块200根据所述图案信息在所述具有低表面能的衬底上定位至需要形成所述待形成图案的位置后，在所述衬底上写入电荷以形成具有高表面能的待形成图案。
[0030]
在其中一个实施例中，在所述颗粒引入模块400将由纳米颗粒组成的溶液滴在所述衬底上具有高表面的待形成图案所在区域时，同时按照预设的旋转速度以所述衬底的中心轴线为旋转轴转动所述衬底，即可形成所述待形成结构。所述衬底的中心轴线为垂直于所述衬底所在平面且穿过所述衬底的中心点的轴线。
[0031]
图2为本发明其中一实施例的制造模块结构示意图，在其中一个实施例中，所述制造模块200包括电荷注入单元210和压电定位单元220。所述电荷注入单元210，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。所述压电定位单元，分别与所述模板提供模块100和所述电荷注入单元210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。
[0032]
所述压电定位单元220为能够提供纳米级的运动与定位精度以及亚毫米级的运动范围的设备，能够操纵所述导电纳米探针211进行小范围高精度的移动。所述压电定位单元220根据所述图案信息中的纳米/微米级的图案进行移动，从而带动与其连接的所述电荷注入单元210在所述衬底上移动，所述压电定位单元220能够控制所述电荷注入单元210在各个方向上的运动。在定位到目标位置后，所述压电定位单元220根据所述待形成图案，在具有低表面能的衬底上写入电荷，以使所述衬底在写入电荷的区域产生化学改性，形成纳米/微米级尺度且有纳米级精度的高表面能图案。可选地，所述电荷注入单元210可以采用施加电子束或施加离子束的方式在所述的具有低表面能的衬底上写入电荷，以使所述衬底在写入电荷的区域产生化学改性。
[0033]
在其中一个实施例中，所述电荷注入单元210包括导电纳米探针211。所述导电纳米探针211上被施加用于直写的电压后，即可具有在低表面能的所述衬底上注入电荷的能力。所述导电纳米探针211在所述压电定位单元220的带动下根据所述图案信息进行移动，并在所述衬底上的图案形成区域注入电荷。需要说明的是，在形成连续的图案时，所述导电纳米探针211上施的直写电压提供的是连续的电压；而在形成离散的图案时，分别当所述导电纳米探针211运动到每个图案形成点对应的区域时，所述导电纳米探针211上施加的直写电压提供的一个高压脉冲，所述压电定位单元220在带动所述导电纳米探针211实现移动与定位功能时，其上不施加电压。
[0034]
在其中一个实施例中，所述导电纳米探针211可以是原子力显微镜探针。
[0035]
图3为本发明其中一实施例的导电纳米探针与衬底的位置关系图，在其中一个实施例中，所述导电纳米探针211设置于正对所述衬底的电荷写入区域的位置。所述导电纳米探针211在写入电荷前，通过使用所述压电定位单元220的反馈控制，使所述导电纳米探211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。将所述制造模块200中的所述导电纳米探针211放置在所述衬底的正上方，通过所述压电定位单元220调整所述导电纳米探针211与所述衬底在垂直方向上的距离，使它们之间保持较小的距离，距离通常控制在10纳米至100纳米范围内，所述导电纳米探211针与所述衬底间的具体放置示意图如图3所示。所述导电纳米探211针与所述衬底间保持较为接近的距离后，可以向所述导电纳米探针211上施加直写电压，以在所述衬底上注入电荷。
[0036]
图4为本发明其中一实施例的运动模块结构示意图，在其中一个实施例中，所述运动模块300可用于大范围定位，其定位精度可以达到微米级，定位范围可以达到厘米级及其以上量级。所述运动模块300还包括旋转运动单元320、传动单元330和连接单元340。所述旋转运动单元320，用于提供旋转运动，向所述运动台单元310提供动力。所述传动单元330，分别与所述运动台单元310和所述旋转运动单元320相连接，用于将所述旋转运动单元320的旋转运动转化为直线运动。所述连接单元340，所述旋转运动单元320通过所述连接单元340与所述传动单元330相连接，所述运动台单元310通过所述连接单元340与所述传动单元330相连接。
[0037]
可选地，所述运动模块300中的所述运动台单元310可以为具有任意轴数的线性位移台，也可为具有任意轴数的滑台或滑块。
[0038]
可选地，所述运动模块300中的所述旋转运动单元320可以为任意电机。
[0039]
可选的，所述运动模块300中的所述传动单元330可以为千分尺、滚珠丝杆中的任意一种。
[0040]
可选地，所述运动模块300中的所述连接单元340可以为联轴器或者联轴器与软轴的组合。
[0041]
所述运动台单元310，用于固定所述衬底，并根据所述待形成图案带动所述衬底实现大范围的运动。所述运动台单元310的运动精度可以达到微米级，其运动范围在厘米以及以上量级。所述旋转运动单元320可以用于提供任意角度的旋转运动，从而向所述运动台单元310提供动力。通过所述传动单元330将所述旋转运动单元320提供的旋转运动转化为直线运动，带动所述运动台单元310完成直线运动。所述连接单元340分别用于连接所述旋转运动单元320与所述传动单元330，连接所述传动单元330与所述运动台单元310。所述运动模块300在运动台单元310、旋转运动单元320、传动单元330和连接单元340的协同作用下操纵固定于所述运动台单元310上的所述衬底进行微米级精度和厘米级及其以上的运动范围的运动。
[0042]
由于所述衬底固定在所述运动模块300的所述运动台单元310上，在保持所述导电纳米探针211与所述衬底在垂直方向上的距离为10纳米至100纳米内。所述运动模块300根据预设图案，在除垂直方向以外的其它方向上移动所述运动台单元310，从而带动所述衬底进行运动，进而可以控制所述导电纳米探针211与所述衬底之间的相对运动，从而在所述衬底上注入电荷形成大范围的高表面能图案区域。
[0043]
图5为本发明另一实施例的微纳制造装置的结构示意图，在其中一个实施例中，所述微纳制造装置还包括电气控制模块500。所述电气控制模块500分别与所述制造模块200、所述运动模块300和所述颗粒引入模块400相连接，用于控制所述制造模块200、所述运动模块300和所述颗粒引入模块400的电气输入，输出运动控制指令以控制所述运动模块300的
运动，并输出写入控制指令以控制所述制造模块200的电荷写入操作。
[0044]
在其中一个实施例中，所述电气控制模块500包括电源单元510、开关单元520、运动控制单元530和写入控制单元540。所述电源单元510，分别与所述制造模200、所述运动模块300和所述颗粒引入模块400相连接，用于向所述制造模块200、所述运动模块300和所述颗粒引入模块400提供电压。所述开关单元520，所述制造模块200、所述运动模块300和所述颗粒引入模块400分别通过所述开关单元520与所述电源单元510相连接，用于控制所述制造模块200、所述运动模块300和所述颗粒引入模块400的电气输入。当需要使用本发明提供的所述微纳制造装置进行制造时，所述电气控制模块500通过控制所述开关单元520的导通与断开，来控制所述电源单元510对所述制造模块200、所述运动模块300和所述颗粒引入模块400的电气输入。
[0045]
所述电气控制模块500通过与所述运动模块300相连接的所述运动控制单元530，根据所述待形成图案的位置信息输出运动控制指令至所述运动模块300.所述运动单元可以根据所述运动控制指令，调整所述旋转运动单元320的转动角度及所述运动台单元310的位移等动作。
[0046]
所述电气控制模块500利用与所述制造模块200相连接的所述写入控制单元540输出写入控制指令至所述制造模块200。所述制造模块根据所述写入控制指令控制所述直写电压的电压输出，通过改变所述导电纳米探针211上所施加电压大小和持续时间，来调整在所述衬底上的写入操作。例如，在形成连续的图案时，对所述导电纳米探针211提供连续的电压；在形成离散的图案时，分别当所述导电纳米探针211运动到每个图案形成点对应的区域时，对所述导电纳米探针211上施加一个高压脉冲，所述压电定位单元220在带动所述导电纳米探针211实现移动与定位功能时，其上不施加电压。
[0047]
在其中一个实施例中，所述纳米颗粒为原子、分子、离子、团簇、半导体量子点、金属纳米颗粒、绝缘体纳米颗粒、超顺磁纳米颗粒中的任意一项。
[0048]
在其中一个实施例中，所述微纳制造装置还可以用于对不同结构进行拼接。当成功在具有低表面能的所述衬底上写入所述待形成图案或所述待形成结构后，可以再由所述模板提供模块100提供下一个待形成图案的图案信息。所述压电定位单元220根据新的图案信息操纵所述导电纳米探针211移动到待写入电荷区域，并在具有低表面能的所述衬底上写入电荷，以使所述衬底在写入电荷的区域实现化学改性，形成具有高表面能的第二图案，从而实现不同图案的拼接。
[0049]
具体地，通过开尔文探针技术(kpfm，kalvin probe force microscope)可以在写入电荷后原位对该区域的表面电势进行测量，从而对所已形成的图案进行测量，在得到已形成图案的位置信息和第二图案预设好的位置信息后，即可计算出二者在各个方向上的相对位移。通过所述压电定位单元220可以准确地将所述导电纳米探针211移动到已形成的图案上的任意位置，再操纵所述压电定位单元220或者所述运动模块300移动相应的长度，将所述导电纳米探针211移动到第二图案的待写入区域。此时根据提供的新的图案信息，重复之前的微纳制造步骤，对所述导电纳米探针211施加直写电压，并根据第二图案模板的预设路径移动，从而在所述衬底上得到第二图案。在形成了跨尺度图案之后，再通过所述颗粒引入模块400将纳米颗粒引入所述衬底上的高表面能图案区域，纳米颗粒在高表面能的作用下，会精确地被吸附到图案区域从而形成跨尺度的图案结构。
[0050]
在其中一个实施例中，所述图案信息包括图案形状、图案尺寸和图案位置信息。其中，所述图案位置信息包括位置坐标、中心坐标、图案尺寸中的至少两项。
[0051]
在其中一个实施例中，所述制造模块200和所述运动模块300的操作精度的单位均为纳米/微米级，所述制造模块200和所述运动模块300的运动范围的单位均为大于等于厘米级的量级。可选地，所述压电定位单元220与所述运动模块300都可以用于定位。所述压电定位单元220用于在小范围内进行高精度定位，其定位精度为纳米级，定位范围为微米级；而后者所述运动模块300用于在大范围内进行定位，其精度为微米级，定位范围取决于所使用的所述运动台单元310的总行程范围，通常在厘米级或以上。所述压电定位单元220用以控制所述导电纳米探针211的移动，所述运动模块300则用于控制所述衬底进行运动。
[0052]
在本实施例中使用本发明提供的所述微纳制造装置，在具有低表面能的所述衬底上表面制造一个范围在毫米级、周期在微米级的点阵，同时在点阵的右顶角处拼接了一个由纳米级间距的点组成的微米级三角形图案，来对制造跨尺度图案的实施步骤进行说明。所述跨尺度图案的点阵周期为21微米，大小为55*5，右顶角处的点缺失用来放置微米级三角形。微米级三角形图案两点之间距离为500纳米，边长为10微米。具体设计图案如图6所示，图6为本发明其中一实施例的待制造结构的设计示意图。
[0053]
首先所述模板提供模块100通过在导电衬底上涂覆一层具有低表面能的驻极体材料来制备具有低表面能的衬底。将该所述衬底放置在所述运动模块300中的所述运动台单元310上，并将所述衬底接地。将所述制造单元200中的所述导电纳米探针211放置在所述衬底的正上方，通过所述压电定位单元220调整所述导电纳米探针211与所述衬底之间的距离，使两者之间保持非常近的距离，距离通常控制在10纳米至100纳米范围内。
[0054]
在本实施例中，所述运动模块300可以提供微米及以上精度的运动。所述运动模块300中的所述运动台单元310选用xy轴线性位移台。所述传动单元330用取千分尺，千分尺的总行程为10毫米，千分尺每旋转360度移动的距离为0.5毫米。所述旋转运动单元320选用二相四线步进电机；所述连接单元340选用联轴器与软轴的组合。步进电机通过软轴加联轴器与千分尺相连，千分尺拧在xy轴线性位移台上。
[0055]
在所述导电纳米探针211上施加直写电压，使所述导电纳米探针211具有在所述衬底上注入电荷的能力。根据所述模板提供模块100所提供的毫米级阵列图案，驱动步进电机按照图案所预设的路径转动相应角度，从而使xy轴线性位移台在各个方向上移动相应的位移，此步骤完成后即可在所述具有低表面能的衬底上得到具有高表面能的毫米级精度的图案。
[0056]
断开施加在所述导电纳米探针211上的电压，移动所述运动模块300，使所述导电纳米探针211移动到待写入高精度图案的区域。使用开尔文探针技术原位对以所述导电纳米探针211为中心50*50微米的范围内进行扫描，得到在此区域内的表面电势图，以此对已经写入的图案进行测量。确认写入结果无误后，根据扫描得到表面电势图，移动所述压电定位单元220，将所述导电纳米探针211精确地移动到待写入的第二图案区域。在本实施例中，此区域为毫米阵列右顶点。
[0057]
通过所述压电定位单元220精准地定位到待写入图案起始点，再在所述导电纳米探针211上施加直写电压，并根据高精度微米级三角形的图案设计信息，通过所述压电定位单元220带动所述导电纳米探针211进行精准移动，从而在具有低表面能的所述衬底上得到
具有高表面能的纳米级间距、微米级范围三角形图案区域。
[0058]
通过开尔文探针技术对写入图案的区域进行扫描来得到该区域的表面电势图，从而对写入图案的结果进行测量。需要说明的是，在本实施例中，微米尺度三角形图案与毫米级尺度点阵图案，在制造过程中并无顺序上的差异，只要能将所述导电纳米探针211正确对准低所述衬底上待刻画的区域，就能制造出所述跨尺度图案。
[0059]
最后，在所述衬底上已经写入了图案的区域滴入浓度0.1mg/ml的cspbbr3纳米颗粒溶液，按照预设的速度旋转所述衬底，从而形成跨尺度的图案。在本实施例中，转速为1000转/分钟。制造所得的图案可以利用荧光显微镜进行观察。图7为荧光显微镜4倍镜头下所述跨尺度图案的结构，同时包含了微米/纳米级高精度图案与毫米级阵列，图7下半部分为40倍镜头下高精度图案附近区域的荧光显微镜图。
[0060]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0061]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种微纳制造装置，其特征在于，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，并写入电荷以形成所述待形成图案；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。2.根据权利要求1所述的微纳制造装置，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的微纳制造装置，其特征在于，所述电荷注入单元包括导电纳米探针。4.根据权利要求3所述的微纳制造装置，其特征在于，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。5.根据权利要求1所述的微纳制造装置，其特征在于，所述模板提供模块还包括衬底。6.根据权利要求1所述的微纳制造装置，其特征在于，所述运动模块还包括：旋转运动单元，用于提供旋转运动，向所述运动台单元提供动力；传动单元，分别与所述运动台单元和所述旋转运动单元相连接，用于将所述旋转运动单元的旋转运动转化为直线运动；连接单元，所述旋转运动单元通过所述连接单元与所述传动单元相连接，所述运动台单元通过所述连接单元与所述传动单元相连接。7.根据权利要求1所述的微纳制造装置，其特征在于，所述微纳制造装置还包括：电气控制模块，分别与所述制造模块、所述运动模块和所述颗粒引入模块相连接，用于控制所述制造模块、所述运动模块和所述颗粒引入模块的电气输入，输出运动控制指令以控制所述运动模块的运动，并输出写入控制指令以控制所述制造模块的电荷写入操作。8.根据权利要求7所述的微纳制造装置，其特征在于，所述电气控制模块包括：电源单元，分别与所述制造模块、所述运动模块和所述颗粒引入模块相连接，用于向所述制造模块、所述运动模块和所述颗粒引入模块提供电压；开关单元，所述制造模块、所述运动模块和所述颗粒引入模块分别通过所述开关单元与所述电源单元相连接，用于控制所述制造模块、所述运动模块和所述颗粒引入模块的电气输入；运动控制单元，与所述运动模块相连接，用于根据输出运动控制指令；所述运动单元还用于根据所述运动控制指令调整其运动操作的转动角度和位移；写入控制单元，与所述制造单元相连接，用于输出写入控制指令；所述制造单元还用于根据所述写入控制指令调整在所述衬底上的写入操作。
9.根据权利要求1所述的微纳制造装置，其特征在于，所述纳米颗粒为原子、分子、离子、团簇、半导体量子点、金属纳米颗粒、绝缘体纳米颗粒、超顺磁纳米颗粒中的任意一项。10.根据权利要求1所述的微纳制造装置，其特征在于，所述图案信息包括图案形状、图案尺寸和图案位置信息。

技术总结

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。保证局部细节的精度在纳米尺度。保证局部细节的精度在纳米尺度。