[发明专利]一种纳米器件装配装置

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，具体的涉及一种纳米器件装配装置。

背景技术

纳米技术是推动21世纪人类社会节能降耗、绿色环保、智能便捷和健康 生活方向发展的重要科学技术。纳米技术的核心是三维纳米器件制造技术。 纳米三维器件的操作与装配具有显著的高精度、高鲁棒性和高可靠性特点， 所以攻克三维纳米器件制造的技术难题是纳米制造中的重要问题和面临的最 大挑战之一。因此设计装配纳米器件的机械装置，是很有发展前途的一项技 术。

目前，基于原子力显微镜(AtomForceMicroscope，AFM)、扫描隧道 显微镜(STM)等观测设备的纳米操作机械手已逐步实现了二维空间内的精 确操作，然而受接触式扫描成像原理的限制，实时三维协同操作仍无法实现。 另一方面，针对纳米器件的三维操作与装配，主要基于扫描电子显微镜 (ScanningElectronMicroscope,SEM)下的单手或双手操作完成。然而受显微 镜观测空间限制，纳米机器人系统的精密度与灵活度不足，使三维纳米器件 的加工组装成为纳米操作领域面临的巨大挑战；视觉反馈与力反馈受操作条 件的限制，阻碍了纳米操作机械手的实时控制与精确定位，使纳米器件加工 与操作难以实现自动化与工业化。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新型结构的纳米器件装配装 置，以克服上述缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纳米器件装配装置，该装置能够 实现包括纳米操作、纳米测量、纳米制作、纳米装配的功能，满足纳米器件 制造的要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种纳米器件装配装置，其包括至少一个纳米机械手，所述纳米机械手 包括微动平台、设于微动平台上的微纳动夹持器以及控制微动平台多方向运 动的微纳压电电机。

优选的，在上述纳米器件装配装置中，所述微纳压电电机包括X向微纳 压电电机、Y向微纳压电电机以及Z向微纳压电电机，所述X向微纳压电电 机、Y向微纳压电电机以及Z向微纳压电电机控制微动平台运动。

优选的，在上述纳米器件装配装置中，所述微动平台包括X向微动平台、 Y向微动平台以及Z向微动平台，所述微动平台包括三个自由度。

优选的，在上述纳米器件装配装置中，所述微纳压电电机包括X向微纳 压电电机、Y向微纳压电电机以及Z向微纳压电电机，所述X向微纳压电电 机、Y向微纳压电电机以及Z向微纳压电电机分别控制X向微动平台、Y向 微动平台以及Z向微动平台运动。

优选的，在上述纳米器件装配装置中，所述微纳动夹持器包括两个夹持 臂。

优选的，在上述纳米器件装配装置中，所述纳米机械手上设有软排线以 及原子力探针，所述原子力探针设于两个夹持臂之间并被两个夹持臂夹持。

从上述技术方案可以看出，本发明在扫描电子显微镜样品真空室(10-4 Pa)内集成纳米操作机械手，在实时观察的基础上实现了单个或者多个(小 于等于四个)纳米操作机械手操作，每个纳米操作机械手具有三个自由度， 可以进行复杂的三维纳米器件装配操作，操作的精度最高可以达到30纳米。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)纳米操作机械手的微夹持器能够实现在扫描电子显微镜高度真空 室内对原子力探针的拾取、夹持、释放，避免了操作时对夹持对象的损伤， 纳米操作机械手的微动平台稳定、精确(精度可达30纳米)、高效地实现了 整个微夹持器在真空的三维空间下的实时运动；

(2)基于SEM实时显微视觉的纳米操作机械手既可以单手(1至4号机 械手)操作也可以多手之间协调工作，每个纳米操作机械手具有3个自由度， 而整个装置具有12个自由度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技 术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。

图1为本发明纳米器件装配装置的俯视图。

图2为本发明纳米器件装配装置的前视图。

图3为本发明纳米器件装配装置的仰视图。

图4为本发明纳米器件装配装置中纳米机械手的立体示意图。