丁玉成

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。

基本信息

晋升教授/博导： 1997年12月

现任职： 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

研究方向： 微纳米制造

光电子制造工艺与装备

学术组织资格： 中国机械工程学会高级会员

美国SME会员

《International J. of Automation Tech》编委

欢迎机械工程、高分子化学、计算力学、物理专业的考生加入其研究团队

学习与工作履历

1978.9～1982.7 重庆大学化矿机械，本科

1982.9～1985.7 重庆大学机械一系，硕士研究生

1985.9～1989.3 西安交通大学机械工程系(原)，博士研究生

1989.4～1991.3 西安交通大学应用力学博士后流动站，博士后

1991.4～1997.12 西安交通大学机械工程学院，副教授

1997.12～2014 西安交通大学机械工程学院，教授

1999.9被聘“机械制造系统工程国家重点实验室”副主任

此期间于1994年、1996年、1998年、2001年分别赴美国Wright State Univ., Columbia Univ.(NYC)，Stanford Univ.从事高访和合作研究(累计3.5年)

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。

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。

科研成果

(1). 2000年前主持和参与完成的纵向科研项目

[1] 国家教委资助优秀年青教师基金项目，“三维零件几何模型反求系统研究与开发”；

[2] 国家自然科学基金项目“神经网络在机械加工质量控制中的应用研究”；

[3] 国家自然科学基金项目“复杂三维零件全几何信息获取及其模型重构”

[4] 国家863计划(基础研究)项目“基于RRE和RP的集成式即求即供在线制造服务系统”

[5] 国家863/CIMS项目“JFMT/CIMS/CAQ详细设计”，担任CAQ分系统主任设计师；

[6] 国家863/CIMS项目“JFMT/CIMS/CAQ研制开发”，担任CAQ分系统项目主任；

[7] 国家教委留学回国人员基金项目“环保型加工过程与技术的研究”；

[8] 陕西省科技攻关项目“三维打印快速成形技术开发”；

[9] 西安市九五工业科技攻关项目“三维零件全几何实体模型测绘系统研究与开发”；

[10] 陕西省科学研究计划基金项目“基于神经网络与模糊逻辑的机械加工控制”；

[11] 国家九五重点科技攻关项目“激光快速成型技术研究与开发”；

[12] 国家九五重点科技攻关项目子项“国家级快速成型与制造技术服务中心建设”；

(2).自2000年主持完成和在研纵向科研项目(第一申请人)

[1] 国家973计划项目“高性能电子产品设计制造精微化数字化新原理和新方法”之课题“微压印成形的相变构型与保真转移”，总经费RMB246.5万，2003-2008

[2] 国家863计划重点课题(B类)“IC制造中压印光刻工艺与设备的研究开发”，总经费RMB200万，2002-2005

[3] 陕西省重点科技攻关计划项目“压印光刻技术设备研究与开发”，总经费RMB100万，2003-2005

[4] 西安重大创新工程项目“集成电路压印光刻技术研究开发”，总经费RMB100万，2004-2006

[5] 国家自然科学基金课题“微纳米尺度约束成形中的流变仿真与工艺控制”，RMB26万，1999-2002

[6] 国家863计划课题“基于RE/CAD/RP/RT的远程服务系统”，总经费RMB56万，2001-2003

[7] 教育部骨干教师基金项目“生物活性人工骨制造”，总经费RMB27万元，2000-2002

[8] 国家自然科学基金课题“集成电路制造压印刻蚀技术的工艺研究”,总经费RMB30万，2003-2006

[9] 教育部跨世纪优秀人才计划课题“Sub-100nm特征结构的场诱导成形方法”，总经费RMB30万，2003-2006

[10] 美国应用材料公司创新基金“深亚微米结构多层套印对准测量系统和套印工艺”，总经费RMB30万，2005-2007

[11] 国家863计划课题“柔性基宏电子制造中微结构的大面积逆压印技术”，总经费RMB97万，2007-2009

[12] 国家863计划重点课题“基于MEMS的PDD治疗电极和系统的研制”子课题“生物兼容的MEMS研制”，总经费267万，子课题经费85万，2007-2009

[13] 国家自然科学基金课题“柔性基宏电子制造中微结构大面积逆压印工艺基础研究”, 总经费RMB38万，2008-2010

[14] 国家973计划项目“集成电路制造装备基础问题研究”之课题“纳米结构的外场诱导流变成形规律与控制”， 总经费RMB360万, 2009.1-2013.12

(3). 代表性论文

至2008年在国内外学术期刊和会议上发表论文120余篇。其中代表性论文：

 HongBo. Lan, Yucheng. Ding, Hongzhong Liu, et al. “A Review of the Wafer Stage for Nanoimprint Lithography”, J. of Microelectronic Engineering, 84/4(2007), pp.684–688

 Zhinggang Li, Yucheng. Ding. “Sheath potential difference studies in low-pressure high-frequency capacitive RF plasma as a fundamental research for ion energy impinging on the material surface”, Surface & Coatings Technology, 200/18-19(2006), pp.5655-5662

 Hansong Li, Yucheng Ding, Hongzhong Liu, et al. “Distortion Reduction by Load Release for Imprint Lithography ”, J. of Microelectronic Engineering, 83/3(2006), pp.485-491

 Hongzhong Liu, Yucheng. Ding, Bingheng Lu, et al. “Multi-step nanopositioning control for step imprint lithography tool”, Journal of Nanoscience, Vol.1/2, 2006, pp.123-130

 Hongzhong Liu, Yucheng. Ding, Bingheng Lu, et al. “A Measurement System for Step Imprint Lithography”, Journal of Key Engineering Materials, Vol.295-296, 2005, pp.107-112

 Hongzhong Liu, Bingheng Lu, Yucheng. Ding, et al. “A Motor-Piezo Actuator for Nano-Scale Positioning Based on Dual Servo Loop and Nonlinearity Compensation”, J. Micromechanics and Microengineering, Vol.13, 2003, pp.295-299

 Hongbo Lan, Yucheng Ding, et al. “Development of a step micro-imprint lithography tool”, J. Micromechanics and Microengineering，Vol,17 (2007) 2039–2048

 Quandai Wang, Yugang Duan, Bingheng Lu, YuchengDing, et al. “Imprint template fabrication based on glass wet etching using a soft etching mask”, J. Micromechanics and Microengineering, Vol.16, 2006, pp564-57

 Jinyou Shao, Yucheng Ding, Yiping Tang, et al. “A novel overlay process using loading release and alignment error pre-compensation method”, Microelectronic Engineering, Vol 85/1, 2008，pp 168-174

 Jinyou Shao, Hongzhong Liu, Yucheng Ding, Li Wang, et al. “Alignment measurement method for imprint lithography using moiré fringe pattern”, Optical Engineering, vol 47/11, 2008, 113601

 Weitao Jiang, Yucheng Ding, Hongzhong Liu, et al. “Two-Step curing method for demoulding in UV nanoimprint lithography”, Microelectronic Engineering, Vol 85/2, 2008, pp 458-464

 Hongbo Lan, Yucheng Ding, Hongzhong Liu, et al, “Mold deformation in soft UV-nanoimprint lithography”, Sci China Ser E-Tech Sci, Vol.39/1,2009, pp1-10

 Hongzhong Liu, Yucheng Ding, et al. “Study of Carbon Nano-Tube Photo-electronic Devices by Nano Imprint lithography”, IEEE conference, 2007, vol 8/7, 274-275.

 Lei Yin, Hongzhong Liu, Yucheng Ding, Bingheng Lu “Fabrication of 3D micro-structures in polymer photovoltaic devices based on soft nanoimprint lithography technology”, IEEE conference, 2007,vol 8/7, 300-301.

 Yongsheng Shi, Hongzhong Liu, Yucheng Ding, Bingheng Lu, “Fabrication of highly ordered pore arrays by soft nanoimprint lithography”, IEEE conference, 2007, vol 8/7, 280-281.

 Hongzhong Liu, Yucheng Ding, Weitao Jiang, “A novel loading and demoulding process control in UV nanoimprint lithography”, Microelectronic Engineering, 2008, in press, available online.

 Jinyou Shao, Yucheng Ding, Hong Zhong Liu, et al. “Strategy for loading force induced overlay position shift in step imprint lithography”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B, Journal of Engineering Manufacture, 2008, accepted, in press

 Lei Yin, Hongzhong Liu, Yucheng Ding, et al. “Fabrication of carbon nanotube arrays for field emission and sensor devices”, Microelectronics Journal, 2008, accepted, in press, available online

 Quandai Wang,Yugang Duan, Yucheng Ding et al.“Investigation on LIGA-like process based on multilevel imprint lithography”, Microelectronics Journal, 2008, accepted in press, available online.

 Xiangdong Ye, Yucheng Ding, Hansong Li et al. “Research on the cast molding process for high quality PDMS molds”, Microelectronic Engineering, 2008, in press, available online.

 Hongbo Lan, Yucheng Ding, et al. “Price quotation methodology for stereolithography parts based on STL model”, Computers & Industrial Engineering, 52/2 (2007), pp.241–256

 Hongbo Lan, Yucheng Ding, et al. “A re-configurable cross-sectional imaging system for reverse engineering based on a CNC milling machine”，Int J Adv Manuf Technol (2008) 37:341–353

 Hongbo Lan, Yucheng. Ding, Jun Hong, et al. “Decision support system for rapid prototyping process selection through integration of fuzzy synthetic evaluation and expert system”, Int. J. of Production Research, 42/1(2005), pp.169-194

 Hongbo Lan, Yucheng Ding, Jun Hong, et al. “A web-based manufacturing service system for rapid product development”, Computers in Industry, 54/1(2004), pp.51-67

 Zhengyu Zhang, Yucheng Ding, Jun Hong, et al. “A New Hollowing Process for Rapid Prototype Models”, J. of Rapid Prototyping, 10/3(2004), pp.166-175

 Yucheng Ding, Hongbo Lan, Jun Hong et al. “An integrated manufacturing system for rapid tooling based on rapid prototyping”, Robotics and Computer Integrated Manufacture, 20/4(2004), pp.281-288

 Guoxin Yu, Yucheng Ding, Dichen Li, et al. “A Low Cost Cutter-based Paper Lamination Rapid Prototyping System”, In. J. of Machine Tools and Manufacture, 43 (2003), pp.1079-1086

 Shane Y. Hong, Yucheng Ding, et al. “Experimental Evaluation of Friction Coefficient and Liquid Nitrogen Lubrication Effect in Cryogenic Machining”, Machining Science and Technology, 6/2(2002), pp.235-250

 Shane Y. Hong, Yucheng Ding, et al. “Cooling approaches and cutting temperatures in cryogenic machining of Ti-6Al-4V”, Int. J. of Machine Tools and Manufacturer, 41/10(2002), pp. 1417-1437

 Hongbo Lan, Yucheng Ding, et al. “An Integrated Modelling Method for an Engine Cynlinder Body based on Cross-section Imaging System”, Applied Mechanics and Materials, Vol. 10-12, pp.697-701, 2008

 Hongbo Lan, Yucheng Ding, et al. “A Web-based Cost Estimation System for Collaborative Development of Injection Mould”, Materials Science Forum, Vol.532-533, pp997-1000, 2006

 Hongbo Lan, Yucheng Ding, Bingheng Lu, et al. “Web-based quotation system for stereolithography parts”, Computers in Industry, Vol.59 (2008), 777–785

(4). 申请和授权专利

 基于压印光刻的复合材料真三维微电子机械系统器件制造方法，ZL03134596，2005年9月，已授权；

 聚二甲基硅氧烷微流控芯片复型光固化树脂模具制作方法，ZL200410073433，2007年3月，已授权；

 深亚微米三维滚压模具及其制作方法，ZL200510042777，2007年1月，已授权；

 聚合物太阳能电池的深亚微米三维异质结界面及制备方法，ZL200510042776，2008年1月，已授权；

 大面积微压印专用超平整度软模具的制作方法，200510043071，2005年8月；

 基于湿法刻蚀MEMS压印模板制造工艺，200510043070，2005年8月；

 纳米压印用紫外光固化阳离子型刻蚀胶，200510043034，2005年8月；

 低成本制作复杂三维微结构或微器件方法，200510095042.0，2006年5月

 一种零留膜的压印模板及压印光刻图形转移方法，200610105267，2006年12月；

 大面积周期阵列三维微结构制备方法，200710015200，2007年8月；

 等离子体显示器平板障壁的大面积压印成型方法，200710018184.4，2007年7月；

 高速大行程的气压半悬浮二自由度共基面运动工作台，200710018229，2007年10月；

 基于霍尔效应的超高密度磁随机存储器及其制备方法，200710017940.1，2007年5月；

 连续逆压印图型直接转移式制造图案化磁记录介质的方法，200710018124，2007年6月；

 柔性基宏电子制造中微结构的大面积逆辊压印方法，200710019013.3，2007年11月；

 一种微米级特征的三维辊压模具及其制造方法，200710018185.9，2007年7 月；

 一种植入式MEMS生物电极及其制备工艺，200710199235，2007年12月

 用于微型燃料电池的复合双极板及其制备方法，200710015794，2007年6月；

 染料敏化TiO2纳米晶太阳能电池的定制化导电薄膜及其制备，200810017378.7，2008年1月；

 一种全禁带三维光子晶体及其压印成型制造方法，200810018360.9，2008年6月；

 一种微型直接甲醇燃料电池的复合双极板制备方法，200710017793，2007年4月；

(5). 科研成果获奖

 “基于金属喷涂与电刷镀技术的覆盖件模具快速制造技术与装备”, 陕西省科学技术一等奖，2005年(2)

 “快速成形制造若干关键技术及其设备”，国家科技进步二等奖, 2001年(4)；

 “激光固化快速成型机与光固化树脂”，国家教育部科技进步一等奖，1999年(4)；

 “粘弹性大阻尼结构模态综合及其优化设计软件包EVESADP”，国家教委科技进步一等奖，1992年(2)；

(6). 荣誉称号

2001年获国务院颁发“政府特殊津贴”；

入选2003年度教育部跨世纪优秀人才计划；

2002年获陕西省人事厅颁“优秀留学回国人员”称号；

人才培养与招生

至2008年底，共培养硕士研究生28人、博士研究生17人；

丁玉成教授主要研究方向包括纳米制造、光电子系统制造技术，尤其关注其中新型工艺方法和制造装备实现技术的探索。相关的研究涉及机械工程与其它学科领域的交叉和融合。因此招收硕士和博士研究生时，除机械工程本专业背景的考生外，亦非常欢迎高分子化学、电子学、物理、计算力学等专业的考生，且可按照学校的条件破格录取(即外专业的考生不必选考机械工程的专业课)。

录取时，比较看重考生在数学、物理等基础科目的素质。研究生培养过程中，注重培养学生自主实验能力、洞察问题能力。

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