美國黑科技：IBM微型3D打印機應(yīng)用精密電路的設(shè)計

寂靜天花板

IBM并嘗試將該3D打印技術(shù)用于量子運算應(yīng)用中，以傳統(tǒng)微影技術(shù)無法實現(xiàn)的方式制作出可在芯片上控制與操縱光的圖案。IBM表示，用于實現(xiàn)量子原型的系統(tǒng)特色之一在于可形成3D圖案為角落導(dǎo)光，從而減少導(dǎo)光時的光散射問題。SwissLitho公司看好制造顯微透鏡與波導(dǎo)的光電公司以及開發(fā)微型分類機器以區(qū)別個別活細胞的生科用戶都將會對這款機器十分感興趣。 在日前于華府舉行的美國科學(xué)與工程節(jié)(USA Science & Engineering Festival)中，IBM與《國家地理雜志》兒童版(National Geographic Kids)共同展示以IBM微型3D打印機打印出號稱是世界上最小的雜志封面，其尺寸僅11×14微米(小到可在1顆鹽粒中容納2,000頁)，完成一頁封面打印只需10分鐘。
IBM蘇黎世研究實驗室開發(fā)的這款微型3D打印機能夠在軟性聚合物寫入納米級分辨率的圖案，隨后可再轉(zhuǎn)移至硅芯片、III-V族(砷化鎵；GaAs)或石墨烯基底上。相較于電子束(e-beam)微影，當工程師經(jīng)由顯微鏡下觀看這種圖案時，還能進行寫入或讀取以實現(xiàn)實時驗證。
* a& {7 \' G5 r- F“相較于電子束，最大的差別在于你可以輕易地寫入3D圖案，而這對于電子束技術(shù)而言極具挑戰(zhàn)性。”此外，IBM Research的科學(xué)家Colin Rawlings指出，“另一項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)，以次納米級分辨率進行測量──這讓我們得以驗證3D圖案，同時輕松地找出聚合物層下方的結(jié)構(gòu)。
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0 n/ T$ t+ `* L* U: ^+ m蘇黎世新創(chuàng)公司SwissLitho AG已取得了這款微型3D打印機的授權(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級分辨率的銑床，它在許多方面的性能都超越了電子束，且其成本更低，約50萬美元──電子束通常得花費150萬美元至3,000萬美元之間。
" C# j8 {2 G5 S8 a; d7 p/ H  T5 Y* D7 X“這款3D打印機NanoFrazor適用于各種應(yīng)用的快速原型，”Rawlings表示，“它可實現(xiàn)每秒毫米級的掃描速度，并采用一個安裝在可彎曲懸臂的專用加熱探頭，該懸臂長700nm，而加熱探頭半徑僅10nm。”

; W. ?% V' m; Q6 w' tIBM的3D打印機采用像原子力顯微鏡般的操作方式，但帶有一個可用于雕塑3D納米級分辨率圖案的加熱探頭
當讀取圖案的測量深度達次納米級精確度時，線寬精確度為10nm，而3D深度精確度為1nm。IBM期望能透過微影轉(zhuǎn)移技術(shù)，在2014年年底以前在III-V族和石墨烯材料中實現(xiàn)原型穿隧場效應(yīng)晶體管(FET)。
“我們先沈積聚合物層，然后硅晶或III-V族材料層，然后再沈積另一個聚合物層，”Rawlings表示，“在寫入后切換到整個聚合物均勻變薄的系統(tǒng)中，在圖案形成處產(chǎn)生孔洞。然后再用標準技術(shù)蝕刻穿透聚合物至基底下方，形成一個可經(jīng)由圖案孔洞沈積材料的光罩。”

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