丁玉成的研究工作和方向

1. 丁玉成的研究工作和方向

从事机械动力学仿真和振动控制方面的研究，研制成功弹性－粘弹性阻尼复合结构动力学分析和优化设计大型软件EVESADP，应用于中国长征3A火箭仪表仓、大型客轮导航仪器系统的减振设计和布设；从事“难加工材料”(如钛合金、陶瓷合金等)深冷加工(cryogenic machining)仿真和工艺研究，其成果应用于美国通用电气的航空发动机关键零部件的加工；从事快速原型技术的工艺和控制系统研究，开发了其中的电气控制硬件系统/数据处理和工艺控制软件，并已实现大规模产业化，获教育部科技一等奖和国家科技进步二等奖；从事快速模具和产品快速开发技术的研究，完成了STL模型再设计软件的开发和金属冷喷大型金属模具快速开发工艺的研究，并应用于国内若干汽车车身冲压模具的开发，获陕西省科学技术一等奖；自2001年以来，开展了微纳米制造技术的研究，在纳米压印光刻技术工艺和装备技术基础的研究方面取得了国内外认可的研究成果；将微纳米制造技术拓展到光电子制造领域，在新型大面积平板显示器、高效有机柔性基太阳能电池、纳米晶复合电池、集成电路、MEMS制造工艺和装备技术等方面进行了开拓性的研究。

2. 丁玉成的研究方向简介

主要研究方向包括纳米制造、光电子系统制造技术，尤其关注发展其中新型工艺方法和装备实现技术的探索。相关的研究涉及机械、电子、光学、材料等研究领域的交叉和融合。(1). 纳米制造研究方向纳米科技领域的研究成果，展示了众多影响人类未来的伟大工程设想和光辉应用远景。已经可以明显地看出：纳米科技的进展，将可能在信息、光电子、材料、环境、能源、化学、生物、医学等领域孕育出革命性的产业。同时科学界和工业界也看到，“纳米制造”正是将纳米科技中众多伟大设想转变成现实、将众多基础成果引入工程应用的桥梁。2006年发表于Semiconductor Int.杂志的封面论文“Turning Nanoscience to Nanomanufacturing”甚至认为：缺乏稳定、高效率、低成本的过程和工具来支持纳米器件和系统规模化生产，已经成为纳米科技持续发展的瓶颈。纳米制造的研究将可以为纳米科技众多研究成果开辟崭新的产业领域。另一方面，纳米制造也成为制造科学发展的前沿。纳米制造技术的发展使制造技术由宏观进入微观，这不仅大大拓宽了制造技术的尺度范围，发展和丰富了制造技术，大幅度提升制造的精度和质量，而且在纳米制造科学的研究方面，也将发展出新的制造理论和方法，对促进学科交叉起到积极的推动作用，使制造科学的研究更为深入和完善。各国政府的基础研究计划也在制造科学领域把“纳米制造”定位为优先资助领域之一。例如，美国科学技术委员会组织美国30多所著名高校和10余家独立咨询机构，历经2年形成战略研究报告“Manufacturing the Future, Federal Priority for Manufacturing R&D”，于 2008年向美国总统和国会建议将“纳米制造”列为制造领域未来10~15年优先资助的“三大领域”之一。我国自然科学基金委也设立了重大研究计划“纳米制造基础研究”，2009年开始实施，持续6～8年(丁玉成教授有幸成为该计划实施专家组的学术秘书)。无疑，纳米制造对那些喜欢挑战和创新的研究工作者，将极具诱惑力。丁玉成教授的研究团队主要开展了纳米压印光刻技术的研究，已开发了试验样机，并在实验室实现了30nm线宽复杂图形的大规模生成。(2009起)正致力发展一种静电诱导的纳米结构流变成形方法和工业实现技术。(2). 光电子制造研究方向光电子信息技术是21世纪的前沿高科技，是国家间竞争制胜的战略行技术。美国商务部声称：“谁在光电子产业方面取得主动权，谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。日本《呼声》月刊评论：“21世纪具有代表意义的主导产业，第一是光电子产业……”。传统的制造主要以常规的机电产品(如机床、电机、汽车等)为对象。“光电子制造”的主要对象则包括信息产品(如集成电路)、太阳能电池、高效发光或照明器件、新型大面积高分辨率显示器、光通信器件、各种光电传感器等高科技器件和产品。丁玉成的研究团队将微纳制造技术引入光电子产品制造领域，开展了此类产品的纳－微－宏跨尺度的集成制造技术研究。主要开展以下几个方面的工业应用研究。(一). 超大规模集成电路图型化纳米压印光刻。针对纳米压印光刻成为下一代光刻技术的前景，研发其工业化的核心工艺技术和装备关键技术。研究将致力于解决高分辨率压印模版制造、模版寿命保障、图型转移缺陷控制、多层套印精度保证等核心问题。(二). 将纳米压印技术引入聚合物太阳能电池的制备，通过异质节结构的纳米图形化，提高光电转换效率。将纳米晶、纳米线等纳米结构引入有机－无机复合太阳能电池制造，实现其机械柔性和高光电转换效率。研究团队期望在常规的硅系太阳能电池之外，探索新一代太阳能电池的结构和大规模制造技术。(三). 将微结构图形化技术和碳纳米管生长技术相结合，探索新型场发射显示技术。将纳米结构成形技术应用于SED显示器阴极结构的制造。相关研究将面向下一代(后等离子体显示器时代和后液晶显示器时代)的显示器，期待发展创新的制造工艺方法和装备实现技术。

3. 丁玉成的研究团队和设施

研究团队由多学科背景的人员构成，包括：丁玉成(教授，机械工程)、刘红忠(副教授，电气工程)、段玉岗(副教授，高分子化学)、邱志惠(副教授、机械工程)、王伊卿(高工、机械工程)、王莉(博士、计算机)。研究团队在学校985计划、211计划的持续支持下，并历经多项国家重要研究计划课题研究过程的积累，已建成120平方米的洁净实验室(2008年底将搬入1600平方米的新建大型洁净实验室)，购置了微纳米制造和光电子制造研究相关的以下主要设备(总投资4200多万元)：■ 电子束直写光刻机(日本Crestec公司)■ 双面对准接近式曝光机(美国ABM)■ 回转式涂胶机(美国APTO)■ 恒温式显影台(台湾)■ 原子力显微镜1台(美国产)■ SEM扫描电镜(日本Seiko)■ 接触式探针台阶轮廓仪（美国Ambios）■ 白光干涉微轮廓测量仪(美国产Plasmastar)■ 等离子体刻蚀(PE)除胶机(美国产Plasmastar)■ ICP刻蚀机(国产)■ Bosch工艺干法体刻蚀机(英国Oxford)■ 多路磁控溅射台(美国产Dolgo)■ 管式炉(碳纳米管生长)■ 硅片级封装机■ 真空热封装机■ 小型CMP抛光机■ 分光式膜厚检测仪(美国产)■ 薄膜特性测量椭偏仪（日本Keyence）■ 3000倍光学显微镜(配CCD图象系统)1台(日本产)■ 多功能高分子材料物化特性测试仪(国产)■ 10mx5m隔振工作台和光学工作站■ 硬度测量仪(英国产)■ 高性能源表和IV/CV测量系统(器件电子性能、材料介电特性表征)■ 界面接触角和表面张力分析仪■ 比表面和空隙率分析仪■ 飞秒激光直写加工系统(德国产)

4. 丁玉成的介绍

丁玉成，先后毕业于重庆大学和西安交通大学，现任西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室副主任、西安交通大学先进制造技术研究所副所长。兼任中国机械工程学会高级会员、美国SME会员。曾获获教育部科技一等奖、国家科技进步二等奖。