位于苏黎世的IBM研究院的科学家已经开发出一种新技术,可以用一根硅探针加工出微型结构。这种硅探针长度为500纳米,有一个尺寸仅为几纳米的尖锐针尖——比一根削尖了的铅笔小10万倍。
IBM研究院纳米制造团队的经理Michel Despont介绍说,这种工艺方法能加工出小至15纳米的微小图案和结构,“现在,我们受到针尖直径的限制。为了加工出更小的尺寸,唯一要做的是设计出更好的针尖。”
Despont指出,这种材料去除技术将有助于在电子、芯片技术、医疗、生命科学和光电技术等领域开发尺寸达纳米级的微型物体。
这种硅探针附着在一根可以弯曲的悬臂上,该悬臂能以1纳米的精度扫描被加工基材。Despont说,“探针和悬臂都是用与制造微电子芯片相同的方法制成的。不过,为了加工出探针的锥形,我们采用了一种特殊的技术,通过蚀刻材料,形成了类似锥形的结构。
通过加热和施力,硅探针可以按照预先确定的图案去除基体材料。因此,它的加工方式就像一台“纳米铣削”机床,只不过它不会产生切屑,而是利用力和热使材料蒸发。
就像常规铣削一样,通过调整切削力,或重复加工个别的点,就能以纳米精度去除更多基体材料。Despont说,“通常,我们施加的切削力范围为10-100纳牛顿。悬臂端的温度通常为500-700℃。探针与保护层界面处的温度通常为悬臂上产生温度的一半,它使探针足以抵御蒸发作用的影响。”
这种纳米加工技术的另一个优势是,通过用相同的探针产生一个加工结构的图像,就能直接对样品进行评估。而其他一些加工方法(如电子束刻蚀加工)则无法做到这一点。Despont说,采用刻蚀加工时,“你可以预先进行测试,了解自己的加工参数是多少,但你在加工过程中却无法对工艺实施控制,你必须等到加工结束后,才能知道加工结果是否恰当。”
Despont认为,这种纳米加工技术可能会在两年内实现商业化。该研究团队正在寻找一家刀具制造商,以向其发放由IBM开发的该技术的使用许可证。