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凤凰体彩:在纳米尺度做冰雕,这项绝活儿意义重大

作者:凤凰体彩官网下载

本文摘要:凤凰体彩,凤凰体彩官网下载,制作纳米尺度的冰雕具有重要意义。

制作纳米尺度的冰雕具有重要意义。科技日报记者刘媛媛通讯员冯毅,一到冬天,各种漂亮的冰雕又要出现了。西湖大学科研团队展示了独一无二的“冰雕”。向微米乃至纳米级记者12月9日从西湖大学获悉,近两个月,西湖大学纳米光子学与仪器技术实验室负责人邱敏及其研究团队对Nano-Express进行了报道。

、纳米级应用表面科学等。在知名期刊上先后发表了冰雕系列研究成果。在微米甚至纳米级的“冰雕”上,研究团队已经能够实现从精准定位到精准控制雕刻力,再到以“冰雕”为模具制作结构和加工装置——原型的。

新型三维微纳加工系统首次出现。传统的光刻胶有局限性。要了解他们开发的冰刻技术,就需要了解传统的电子束光刻技术。

比如我们要在硅片上加工4纳米级的金属文字《科技日报》,按照传统的电子束光刻技术,大概需要这么几步:第一步,我们需要使用一种光刻胶材料,均匀地涂在晶圆表面。第二步,在真空环境下,用相当于无形“雕刻刀”的电子束在光刻胶上写下“科技日报”4个字,相应位置的光刻胶性质就会发生变化。

然后用化学试剂洗去修饰部分的胶水,一块“镂空”的光刻胶模具就完成了。其次,金属需要。被“填充”到中空位置,使其在晶片表面“生长”;最后,所有的光刻胶都用化学试剂清洗干净,去除废料后只剩下金属字。

不难看出,光刻胶是微纳加工过程中非常关键的材料。但是,光刻胶有一定的局限性。“在样品上涂光刻胶是传统光刻的第一步。

这个动作有点像铺鸡蛋饼。如果铁板不平整,饼就不会铺好。同时,涂胶的区域涂的不能太小,否则胶水不容易散开;材料也不能太脆,否则容易开裂。”邱敏实验室助理研究员赵鼎说。

光刻胶之短,“冰胶”之长 如果将光刻胶换成一层薄薄的冰,会有什么效果? “当我们把样品放进去之后。使用真空设备,我们先将样品冷却,然后注入水蒸气,水蒸气会在样品上凝结成薄薄的冰层。”赵鼎说,光刻胶的短处正是水的短处。

俗话说,兵无常,水无常。在负140度的真空环境中,无常的水蒸气可以包裹任何形状的表面,即使是最小的样品也没有问题;水蒸气的轻盈也使得它可以在易碎材料上进行加工,对应光刻胶,研究人员将这层水冰命名为“冰凝胶”,并将冰凝胶中涉及的电子束光刻技术命名为“冰雕”。

据研究人员称,一旦光刻胶换成冰凝胶,由于水的特殊性,处理流程可以大大简化。”当电子束撞击冰层时,撞击的冰会自行消失,因为电子束会分解蒸发。水,使冰模板可直接雕刻,无需像传统光刻法那样用化学试剂清洗形成模具。

,从而避免了胶带清洗带来的污染,以及难以清洗的光刻胶残留物,导致成品率低。”赵鼎解释说。同样,“光刻”的最后一步需要使用化学试剂进行清洗再次上胶,而“冰雕”只需要将冰融化或升华成水蒸气,就好像这层明胶以前不存在一样。

研发“冰雕系统2”。据介绍,2012年,邱敏回国任教后不久,就开始了“冰雕”研究计划。2018年,他和他的团队完成了国内首个“冰雕”系统的研发。

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加入西湖大学后,邱敏带领科研团队继续研发更强大的“冰刻系统2.0”。赵鼎。

老科技日报记者在最新的一系列学术论文中,研究团队报道了水冰处理的特点,包括冰雕深度和电子学。强度和电压的关系,以及细线和图案的处理。此外,还报道了冰雕技术的拓展,以及冰雕技术的优化和提升。

总的来说,研究团队从多个维度入手,不断完善冰雕技术,取得了一系列重要进展。一方面,研究团队掌握了冰雕中如何准确定位。他们发现,在加工多层三维结构时,可以先用低强度电子束精确定位,然后再增加强度,正式开始“镂空”操作。

与使用光刻胶不同,这种方法可以轻松实现亲。无需引入额外的复杂和昂贵的对准设备,即可实现数十纳米的定位精度。密室成员也找到了控制冰雕强度的方法。

实验表明,去除明胶的厚度与电子作用的强度呈线性关系。也就是说,当“雕刻刀”在冰面上凿刻时,刀的力越大,凹槽越深,刀的力与凹槽的深度可以直接成比例计算.相比之下,电子与光刻胶厚度的关系要复杂得多。

硬件设施初具规模“‘冰雕1. 该系统的仪器体积小,功能单一,适合制作简单的微纳结构……目前,“冰雕2.0”的研发刚刚开始,但系统难度较大。再设施已初具规模。”赵鼎告诉科技日报记者。

“目前,我们可以将只有一个原子层厚度的二维材料‘冰雕’成任意形状,人工创造出具有奇特性质的材料。邱敏实验室的博士生姚光南说。赵鼎告诉记者,对于“冰雕2.0”系统,团队的目标是实现“原材料进出”的一站式微纳加工。具体到技术性能,包括系统更加模块化、处理对象兼容标准晶圆、工作温度更低,便于探索更多“冰”材料、集成光电测量功能等。

记者从放眼全球,冰雕技术的研发还处于起步阶段。这项技术的未来用途是什么?在邱敏看来。

“冰雕”本质上还是电子束光刻。但作为一种绿色和“温和”的加工方法,尤其如此。�适用于非平面基材或易碎的柔性材料,甚至生物材料。

“在电子束光刻的框架下,冰凝胶与传统光刻胶的关系更像是一种互补关系。传统光刻胶工艺成熟,特别适合在大面积平面基板上加工。

在不规则、不规则的基板上加工的优势或非平面基板更为突出。”赵鼎告诉科技日报记者,目前冰雕技术的应用场景主要集中在基于光纤、纳米线、纳米管和二维材料的新型光电子学。设备准备。

复旦大学物理系主任、超材料和超表面专家周雷教授评论说,这项工作具有重要意义。对开发集成度更高、功能更强的光电器件具有实际意义。来源:科技日报 编辑:王世耀。


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