螺蛳壳里做道场,用微纳制造技术复制一个“新地球”

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在中国古代的道家典籍《庄子》里,有这样一则故事:蜗牛的两根触角上,各有一个小国家。它们常年征战不休,仿佛两根蜗牛触角就是整个世界。这则讽刺战国时代诸侯之间无休止混战的戏谑之作,放到今天来看,却仿佛是对蓬勃发展的微纳制造技术的预言。
千百年来,人类一直畅想着有一天,能在“螺蛳壳里做道场”,在极小的空间里,创造繁复的大场面。
螺蛳壳里做道场,用微纳制造技术复制一个“新地球”】如今,微纳制造技术的发展突飞猛进。从微观世界出发,通过控制原子、分子和其他纳米对象的相互作用力将各种单元构建在一起,让复杂、庞大的结构与器件缩小到微纳米尺度,这是多么神奇的事儿。
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微纳制造技术分类,
主要分为平面工艺、
探针工艺、模型工艺。
小纳将为大家主要介绍微纳制造的平面工艺。
平面工艺大致可分为
刻蚀工艺、薄膜工艺、图形化工艺(光刻)
刻蚀技术
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刻蚀技术,是按照掩模图形对衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的技术,可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。
湿法刻蚀最普遍,使用液态化学剂(酸、碱、有机溶剂等)用化学方式去除基底表面的材料,一般只用于尺寸较大的情况。
干法刻蚀是利用等离子体 (plasma) 来进行半导体薄膜材料的刻蚀加工。其最重要的优点是能兼顾边缘侧向侵蚀现象极微与高刻蚀率两种优点。是亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法。
光刻工艺
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光刻是微纳制造技术中最关键的工艺步骤,光刻的工艺水平决定产品的制程水平和性能水平。
光刻的原理是在基底表面覆盖一层具有高度光敏感性光刻胶,再用光线透过光刻板照射在基底表面,被光线照射到的光刻胶会发生反应。此后用显影液洗去被照射/未被照射的光刻胶, 就实现了图形从光刻板到基底的转移。
除了以上两种减材刻蚀工艺,
还有增材生长工艺
以及增减材一体化工艺。
薄膜工艺
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薄膜的形成方法主要有物理沉积、化学沉积和混合方法。
蒸发沉积(热蒸发、电子束蒸发)和溅射沉积是典型的物理方法;
化学气相沉积是典型的化学方法;
等离子体增强化学气相沉积是物理与化学方法相结合的混合方法。
增减材一体化工艺
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减材刻蚀
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平面增材
NANA金属三维结构制备是一种更为先进的制造技术,不仅可以进行增材加工也可以进行减材加工。
利用该技术在半导体材料上对平面金属镀层进行电镀或刻蚀,实现微纳尺度内的金属三维复杂结构制备。具有低成本、短周期,可快速迭代、快速验证的优点,适用于实验半导体技术。
微纳制造技术是先进制造的重要组成部分,具有高精度、科技含量高、产品附加值高等特点,是衡量国家高端制造业水平的标志之一。
现在,我们能在头发丝上建造出造埃菲尔铁塔,在指甲盖上做出一颗卫星。我们生活的世界,也因微纳制造而更高效、更智能、更绿色。
或许在未来,
我们还能够在螺蛳壳里
再造一个新世界,
一个像地球一样繁荣兴旺的微世界...
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