簡介
適應凝聚態物理與相關交叉學科研究的需求,探索在納米尺度下物質的變化規律、新奇的物理性質和在信息、能源、生物等領域的套用,促進國家在納米科學與技術領域的發展,物理所微加工實驗室於2002年底建成,並開始提供技術服務。特別是2008年成為科學院“納米材料與納米結構加工平台”,2009年加入“中科院所級公共技術服務中心”和2010年成為基金委納米製造重大研究計畫聯合實驗室後,她已發展成為面向國內外的技術服務平台,為國內微納加工技術和人才的交流提供了一個舞台。
微加工實驗室作為公共技術平台,它的主要任務是:適合於在納米尺度上凝聚態物理基礎和套用基礎研究的多樣性要求;以積極靈活的方式服務於物理所所內的研究課題和國內外其它研究單位,並產生高水平的研究成果,促進物理所及我國的基礎物理與套用物理研究,促進我國納米科技的發展,成為國內微加工技術與學術交流和人才培養的重要基地。它將使物理所凝聚態物理研究的能力得到實質性提高,促進我國納米物理與納米器件物理的發展。微加工實驗室開放的運行機制將為所內外的學術交流、合作研究提供便利條件和技術平台。
人員組成
微加工實驗室現有固定人員7人,其中研究員1人,主任工程師1人,副主任工程師2人,工程師3人,平均年齡36歲。在讀研究生共9人,是一支以青年人為主的富有活力的研究集體。學術委員會和顧問委員會由32名國內外專家構成,物理所解思深院士任學術委員會主任,負責指導和建議實驗室的研究方向,管理制度與運行模式。
實驗設備
在包含萬級、千級和百級的近500平米超淨實驗室內,主要裝備了:
加工設備:紫外曝光解析度優於0.5微米的真空接觸式雙面掩膜對準系統(MA6);電子束曝光解析度優於10納米、對準和拼接精度優於20納米的電子束直寫系統(EBL);離子束刻蝕解析度優於10納米、可輔助沉積或刻蝕、原位納米操縱與測量的雙束聚焦離子束系統(FIB);以及面積3英寸、解析度優於20納米的納米壓印系統。
刻蝕設備:反應離子刻蝕機(RIE);感應耦合電漿刻蝕系統(ICP);等離子去膠機(PS);
生長設備:原子層沉積系統(ALD);熱蒸發(TE);電子束蒸發(EB);磁控濺射(MS);化學氣相沉積(CVD)薄膜生長系統;以及電漿增強化學氣相沉積系統(PECVD)。
測量設備:掃描探針顯微鏡(AFM);雙探針掃描電鏡原位測量系統(DB-SEM);場發射測量系統(FE);氣敏特性測量系統(GS);納米器件測量系統(4200);表面形貌儀(D8);光學測量系統(OM);以及低溫強磁場測量系統(PPMS)。
輔助設備:塗膠系統;熱板及顯影系統;超聲壓焊系統;去離子水系統;光學顯微鏡;烘箱;快速退火爐;
有別於生產型的半導體工藝設備,該實驗室配備的是更具靈活性、適應基礎或套用基礎研究需求的各種2-6英寸基片的微加工和測試設備,是目前國內研究型微加工技術平台中最為先進和較完備的一個。
科研成果
2010年,微加工實驗室有42項重點開放課題在執行,這些課題涉及物理所11個實驗室的28個課題組和14個所外研究機構,與他們所承擔的國家973、863和基金委重點項目密切相關,包括在各種材料上的納米尺度人工結構的製作與物性研究,各種納米器件的加工與特性測試,這些題目對微加工實驗室即是挑戰也是機遇。經過全體微加工實驗室工作人員與學生的努力,在其它各實驗室及課題組的大力配合下,我們已在二維光子晶體結構,超導量子結構,磁隧道結,一維納米材料的電極與輸運特性,生物大分子探測器等方面取得了令人鼓舞的階段性進展,在有影響的國內外刊物上合作發表論文16篇,申請發明專利3項,為今後的深入研究與發展打下了良好的基礎。
研究內容
微加工實驗室的研究內容與方向主要集中在各種材料的納米結構與納米器件製作與套用,這些材料、結構與器件跟物理所其它實驗室的研究內容密切相關。