摘要 計算機的中央處理器,也即CPU(CentralProcessingUnit),在其生產過程中要運用到一項叫做影印(Photolithography)的技術:在經過熱處理得到的硅氧化...
計算機的中央處理器,也即CPU(Central Processing Unit),在其生產過程中要運用到一項叫做影印(Photolithography)的技術:在經過熱處理得到的硅氧化物層上面涂敷一種光阻物質,紫外線通過印制著CPU復雜電路結構圖樣的模板照射硅基片,被紫外線照射的地方光阻物質溶解。這樣,硅基片上就有了CPU電路。一直以來,電腦CPU的生產都是運用影印技術來處理硅基片,而如今,來自澳大利亞的悉尼科技大學利用金剛石替代硅基片,不僅將CPU的制材提升了一個質的飛躍,更是將傳統的影印技術提高到了一個新的水平。
首席研究員Aiden Martin教授說:影印技術是一種使能技術,就是在硅、二氧化硅等材料和其他微電子器件的零部件表面蝕刻上圖案的一種工藝。在納米金剛石上蝕刻電路圖同時還不損壞金剛石本身的性質,這一發明為下一代新型光子器件開辟了全新的道路。
僅僅用納米金剛石替換掉硅基片,傳統的影印技術在進行電路圖蝕刻時對金剛石就束手無策;因為金剛石化學穩定性非常好,對于影印蝕刻毫無反應。科學家們便嘗試利用高能量激光燒蝕技術和粒子轟擊技術在金剛石表面進行電路圖蝕刻,但適得其反,金剛石的表面結構又被破壞了。
經過一番探索,研究團隊研制出了一種低能蝕刻技術,既能完成對金剛石表面的電路圖蝕刻,又不損壞其表面結構。這種新型技術相對比較簡單,它利用了水分子容易依附物質表面的特性,采用一種低能電子將水分子分解成氫自由基和氧自由基,然后利用氧自由基的活性對金剛石表面的碳分子進行分解,產物則是一氧化碳,這樣就達到了金剛石表面蝕刻的目的。
同時,實驗還要解決水滴不能直接附著在金剛石表面的問題,以及以預設的形狀來約束這些低能電子的自由行動。
Aiden Martin首先在金剛石表面放置上一層二氧化硅掩模以此來阻擋低能電子跟金剛石的接觸,接著將金剛石放入充滿水蒸汽的環境下,然后開啟低能電子束掃描,通過二氧化硅掩模的鏤空電路圖,完成電子束對金剛石表面的影印。

Aiden Martin自豪地評價他們的研究,稱這種電子誘導化學蝕刻技術是金剛石納米制造的一次技術變革,將來首先獲益的或將是量子計算機領域,CPU的制造工藝和制材的變革會使未來計算機性能大大提高。(編譯自‘Diamond Patterning Technique Could Transform Photonics’)