中大研发「万能墨水」 简化高性能晶片生产过程及降生产成本

2020-10-27 17:08

示范用两种不同金属(铂金和黄金)打印图案。左边:太极标志;右边:熊猫图案。中大提供
示范用两种不同金属(铂金和黄金)打印图案。左边:太极标志;右边:熊猫图案。中大提供

中大成功研发出一种「万能墨水」,配合单步激光直接写入技术,制作高性能晶片,大大减低生产成本及简化高性能晶片的生产过程,中大亦已为此项技术申请专利。

中大物理系助理教授杨森率领的研究团队指出,近年广泛应用的光刻技术,是目前生产高性能晶片的最先进方法。这项技术十分复杂,涉及多个繁琐制备过程,包括旋涂光胶、定位、光刻、显影、蒸镀、电镀、剥离等,并需要使用光刻仪、蒸镀仪等一系列高昂的仪器,大大增加生产成本及难度。另一方面,基于纳米金属颗粒沉积的激光直接写入技术,则受制于电学、力学及解析度,精确度有限。

研究团队经过一番筛选及尝试,发现中国传统书法和水墨画,以及钢笔中所用的碳素墨水,当中的碳纳米颗粒具有很好的光还原性和微小的尺寸,是「万能墨水」理想的半导体纳米颗粒。由碳素墨水制成的「万能墨水」成本低廉,并且可回收再用,减低对环境的污染。

杨森表示,这项新技术有两大优势,不但可以用多种材料制作复杂的图案,增加晶片的应用范围,更可配合光学测量仪器,以监控金属结构在沉积过程的精确度和质量,促进未来的晶片工业发展。杨又冀「万能墨水可以应用在更多领域的工业上,其团队将继续探讨及发展此项技术。」

研究团队成员:(左起) 杨森、洪兆辉、陈一帆及卢颖琪。访问学者Kim Kafenda、前中大研究助理教授夏慷蔚。中大提供
研究团队成员:(左起) 杨森、洪兆辉、陈一帆及卢颖琪。访问学者Kim Kafenda、前中大研究助理教授夏慷蔚。中大提供

研究团队发现,传统书法及水墨画使用的碳素墨水中的碳纳米颗粒,是「万能墨水」最理想的原材料。中大提供
研究团队发现,传统书法及水墨画使用的碳素墨水中的碳纳米颗粒,是「万能墨水」最理想的原材料。中大提供

上:3D打印的金属地形图。(灰色比例尺代表100微米。)
下:柔性材料及电路修复槪念图。中大提供
上:3D打印的金属地形图。(灰色比例尺代表100微米。) 下:柔性材料及电路修复槪念图。中大提供

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