摘要 计算机的中央处理器,也即CPU(CentralProcessingUnit),在其生产过程中要运用到一项叫做影印(Photolithography)的技术:在经过热处理得到的硅氧化...
计算机的中央处理器,也即CPU(Central Processing Unit),在其生产过程中要运用到一项叫做影印(Photolithography)的技术:在经过热处理得到的硅氧化物层上面涂敷一种光阻物质,紫外线通过印制着CPU复杂电路结构图样的模板照射硅基片,被紫外线照射的地方光阻物质溶解。这样,硅基片上就有了CPU电路。一直以来,电脑CPU的生产都是运用影印技术来处理硅基片,而如今,来自澳大利亚的悉尼科技大学利用金刚石替代硅基片,不仅将CPU的制材提升了一个质的飞跃,更是将传统的影印技术提高到了一个新的水平。
首席研究员Aiden Martin教授说:影印技术是一种使能技术,就是在硅、二氧化硅等材料和其他微电子器件的零部件表面蚀刻上图案的一种工艺。在纳米金刚石上蚀刻电路图同时还不损坏金刚石本身的性质,这一发明为下一代新型光子器件开辟了全新的道路。
仅仅用纳米金刚石替换掉硅基片,传统的影印技术在进行电路图蚀刻时对金刚石就束手无策;因为金刚石化学稳定性非常好,对于影印蚀刻毫无反应。科学家们便尝试利用高能量激光烧蚀技术和粒子轰击技术在金刚石表面进行电路图蚀刻,但适得其反,金刚石的表面结构又被破坏了。
经过一番探索,研究团队研制出了一种低能蚀刻技术,既能完成对金刚石表面的电路图蚀刻,又不损坏其表面结构。这种新型技术相对比较简单,它利用了水分子容易依附物质表面的特性,采用一种低能电子将水分子分解成氢自由基和氧自由基,然后利用氧自由基的活性对金刚石表面的碳分子进行分解,产物则是一氧化碳,这样就达到了金刚石表面蚀刻的目的。
同时,实验还要解决水滴不能直接附着在金刚石表面的问题,以及以预设的形状来约束这些低能电子的自由行动。
Aiden Martin首先在金刚石表面放置上一层二氧化硅掩模以此来阻挡低能电子跟金刚石的接触,接着将金刚石放入充满水蒸汽的环境下,然后开启低能电子束扫描,通过二氧化硅掩模的镂空电路图,完成电子束对金刚石表面的影印。
Aiden Martin自豪地评价他们的研究,称这种电子诱导化学蚀刻技术是金刚石纳米制造的一次技术变革,将来首先获益的或将是量子计算机领域,CPU的制造工艺和制材的变革会使未来计算机性能大大提高。(编译自‘Diamond Patterning Technique Could Transform Photonics’)