在日前于華府舉行的美�(guó)科學(xué)與工程節(jié)(USA Science & Engineering Festival)中,IBM與《國(guó)家地理雜志》兒童版(National Geographic Kids)共同展示以IBM微型3D打印�(jī)打印出號(hào)稱是世界上最小的雜志封面,其尺寸�11×14微米(小到可在1顆鹽粒中容納2,000�(yè)),完成一�(yè)封面打印只需10分鐘�
IBM蘇黎世研究實(shí)�(yàn)室開(kāi)�(fā)的這款微型3D打印�(jī)能夠在軟性聚合物寫入納米�(jí)分辨率的圖案,隨后可再轉(zhuǎn)移至硅芯片、III-V�(砷化鎵;GaAs)或石墨烯基底上。相較于電子�(e-beam)微影,當(dāng)工程師經(jīng)由顯微鏡下觀看這種圖案�(shí),還能�(jìn)行寫入或讀取以�(shí)�(xiàn)�(shí)�(shí)�(yàn)證�
“相較于電子束,最大的差別在于你可以輕易地寫入3D圖案,而這對(duì)于電子束技�(shù)而言極具挑戰(zhàn)性�”此外,IBMResearch的科�(xué)家Colin Rawlings指出�“另一�(xiàng)較大的差別是它的成像能力──我們不但能讀取,也能寫入。在建立3D圖案后,我們可使其作為原子力顯微鏡(AFM),以次納米級(jí)分辨率�(jìn)行測(cè)量──這讓我們得以驗(yàn)�3D圖案,同�(shí)輕松地找出聚合物層下方的�(jié)�(gòu)�
蘇黎世新�(chuàng)公司SwissLitho AG已取得了這款微型3D打印�(jī)的授�(quán),并將其稱為NanoFrazor ──取自英文razor與德文milling machine的復(fù)合字。SwissLitho將這款NanoFrazor打造成像是具有納米�(jí)分辨率的銑床,它在許多方面的性能都超越了電子束,且其成本更低,約50�(wàn)美元──電子束通常得花�(fèi)150�(wàn)美元�3,000�(wàn)美元之間�
“這款3D打印�(jī)NanoFrazor適用于各種應(yīng)用的快速原型,”Rawlings表示�“它可�(shí)�(xiàn)每秒毫米�(jí)的掃描速度,并采用一�(gè)安裝在可彎曲懸臂的專用加熱探頭,該懸臂長(zhǎng)700nm,而加熱探頭半徑僅10nm�”
IBM�3D打印�(jī)采用像原子力顯微鏡般的操作方式,但帶有一�(gè)可用于雕�3D納米�(jí)分辨率圖案的加熱探頭。(�(lái)源:IBM�
�(dāng)讀取圖案的�(cè)量深度達(dá)次納米級(jí)精確度時(shí),線寬精確度�10nm,�3D深度精確度為1nm。IBM期望能透過(guò)微影�(zhuǎn)移技�(shù),在2014年年底以前在III-V族和石墨烯材料中�(shí)�(xiàn)原型穿隧�(chǎng)效應(yīng)晶體�(FET)�
“我們先沈積聚合物層,然后硅晶或III-V族材料層,然后再沈積另一�(gè)聚合物層�”Rawlings表示�“在寫入后切換到整�(gè)聚合物均勻變薄的系統(tǒng)中,在圖案形成處�(chǎn)生孔洞。然后再用標(biāo)�(zhǔn)技�(shù)蝕刻穿透聚合物至基底下方,形成一�(gè)可經(jīng)由圖案孔洞沈積材料的光罩�”
3D打印�(jī)的加熱機(jī)制長(zhǎng)700nm,但探頭半徑�10nm,可�(shí)�(xiàn)納米�(jí)分辨率。(�(lái)源:IBM�
IBM并嘗試將�3D打印技�(shù)用于量子�(yùn)算應(yīng)用中,以傳統(tǒng)微影技�(shù)�(wú)法實(shí)�(xiàn)的方式制作出可在芯片上控制與操縱光的圖案。IBM表示,用于實(shí)�(xiàn)量子原型的系�(tǒng)特色之一在于可形�3D圖案為角落導(dǎo)光,從而減少導(dǎo)光時(shí)的光散射�(wèn)題�
SwissLitho公司看好制造顯微透鏡與波�(dǎo)的光電公司以及開(kāi)�(fā)微型分類�(jī)器以區(qū)別�(gè)別活�(xì)胞的生科用戶都將�(huì)�(duì)這款�(jī)器十分感興趣。同�(shí),還有一家安全公司打算用NanoFrazor制作微型防偽�(biāo)簽,保護(hù)重要的檔案、貨幣、護(hù)照與�(wú)�(jià)藝術(shù)品免于被偽造的�(fēng)�(xiǎn)�
SwissLitho已經(jīng)取得IBM的微�3D打印�(jī)授權(quán),并裝置于圖中的NanoFrazor�(jī)器中,售�(jià)�50�(wàn)美元。(�(lái)源:SwissLitho�
IBM�(kāi)�(fā)出微�3D打印�(jī)的實(shí)�(yàn)室,剛好就是德國(guó)科學(xué)家Gerd Binnig�(fā)明原子力顯微�(AFM)以及掃描穿隧式顯微鏡(STM)的同一地點(diǎn)。Gerd Binnig與Heinrich Roher共同�(kāi)�(fā)� STM ,并�1986年獲得諾貝爾�(jiǎng)�
SwissLitho公司已經(jīng)為加拿大麥吉爾大�(xué)(McGill University)的納米工具微型實(shí)�(yàn)�(Nanotools Microfab Lab)推出首款NanoFrazor了,它將用于制作�(chuàng)新的納米�(jí)組件原型。McGill University的首款應(yīng)用是制作出尺寸僅300微米的納米級(jí)加拿大地圖�
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