《工程师发明泡沫笔光刻技术》

  • 来源专题:集成电路制造与应用
  • 编译者: tengfei
  • 发布时间:2016-01-18
  • 德克萨斯大学奥斯汀分校科克雷尔工程学院的研究人员已经成功解决了在微纳米加工中如何快速和精确处理微小颗粒的问题,这将使研究人员更容易建立微型机械、生物医学传感器、光学计算机、太阳能电池板和其他设备。研究人员将这种技术称为泡沫笔光刻技术,可有效地处理在纳米制造中的金、硅和其他材料等纳米颗粒。

    与其他现有的光刻方法相比,泡沫笔光刻技术有以下几个优点。首先,该技术可以快速地测试设备和材料的模型;第二,该技术具有大规模,低成本的纳米材料和设备制造的潜力;第三,相比于其他光刻技术,该技术不需要更多的资源和净间。

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    • 编译者:chenfang
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    • 由德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员的研究得知,一种新的“泡沫笔”光刻技术可以用于模式胶体和生物颗粒固态基材中。该项技术的工作原理是利用激光控制的微泡来创建的图案,并将广泛应用于微电子、纳米光子学和纳米医学领域。 光刻是当今使用微米和纳米尺度元件的半导体器件的主要技术之一。然而,问题是,这些方法具有固有的缺点。 在德克萨斯州发明的新的泡沫笔光刻技术是使用一个单一的低功率的激光束在一个胶体悬浮颗粒和金属基体含有金属纳米粒子网络的界面产生微小气泡,是利用光通过局域表面等离子体(电子在金属表面的集体振荡)而使金属纳米粒子相互强烈的作用。通过捕获产生的微气泡,固定在基板上的胶体粒子以及通过引导激光束移动气泡,;利用不同大小和结构的胶体粒子研究人员可以创建不同的模式。
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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-08-12
    • 陶瓷材料在烧结过程中存在自发收缩,特别是高气孔率泡沫陶瓷,其烧结收缩率高达40~80vol%。近日,清华大学材料学院杨金龙教授课题组和苏黎世联邦理工学院安德烈教授(Prof.André Studart,ETH Zürich)课题组共同发明了一种通过金属颗粒自组装制备超稳定的泡沫浆料,首次基于金属颗粒的柯肯达尔效应制备了烧结无收缩且性能优异的Al2O3陶瓷及Al2O3/Al复合材料,揭示了Al核/ Al2O3壳层结构在热氧化过程中发生的空心化过程及机理,并进一步利用亚微米级粉体原位空心化造成的膨胀与粉体烧结收缩相抵消,真正实现了陶瓷材料的烧结零收缩甚至是负收缩制备,是一种颠覆性的技术创新。 通过在亚微米级尺度构建多级孔结构,这种新型的空心球组装材料具有超高的力学性能,气孔率为90%的氧化铝泡沫陶瓷抗压强度高达14.8MPa,可见报道类似泡沫陶瓷的2~10倍,如图1和表1所示。图2为多级空氧化铝泡沫陶瓷显微结构。该研究工作还论证了该思路结合3D打印、冷冻注模工艺、凝胶注模成型工艺等不同方式构建多级孔材料的普适性,为近净尺寸制备轻质高强陶瓷材料提供了新思路。 图1 空心微珠组装多级孔陶瓷的力学性能 表1 烧结不收缩Al/Al2O3复合泡沫材料与传统亚微米粉体制备的氧化铝泡沫陶瓷对比 图2 多级空氧化铝泡沫陶瓷显微结构 相关研究成果申请发明专利,并以“通过胶体自组装和金属颗粒氧化构筑的超强多级孔材料”(Ultra-strong hierarchical porous materials via colloidal assembly and oxidation of metal particles)为题发表在期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)。主编和审稿人对该研究工作给予高度评价:“此篇文章应作为非常重要的文章(VIP)发表。该文章的工作是材料的科学与技术两方面的重大进步,这种新型构筑陶瓷材料的过程可以制备比其他方法具有更高强度的氧化铝泡沫陶瓷,特别是对于高气孔率(气孔率在85%-95%之间的)泡沫陶瓷来说。该文章报道的制备多维度近零尺寸收缩的泡沫陶瓷,从经济化角度来看,对制造复杂形状器件具有重大意义。文章中有许多科学性创新。例如利用克肯达尔效应得到的空心球制备宏观陶瓷坯体的想法,是非常具有创造性的;通过控制烧结过程中坯体收缩/膨胀的平衡来实现体积的近零收缩的做法,对于陶瓷制备工艺具有重大贡献。文章中将此方法结合于3D打印技术、冷冻注模、凝胶注模等方法,为这种方法在制备复杂形状器件方面的应用奠定了基础。” 该论文通讯作者为清华大学材料学院杨金龙教授和苏黎世联邦理工学院安德烈教授,第一单位为清华大学材料学院,霍文龙博士与张笑妍博士为该文的共同第一作者。 论文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202003550