圣诞节,做只纳米级纯金贺卡送给ta!

  • DIYer: N3r0n
  • 美高梅手机版登录4858,制时:大约12钟头
  • 造难度: ★★★★★
  • GEEK指数: ★★★★★

   
明天自己视姨妈一样糟糕还并未笑了,我构思怎么不会见笑也?我要送三姨只稍礼品吧!我深受姨妈做了一如既往摆设贺卡,下边写在大姑圣诞节愉快,祝福而,过年大家同回家。我还描绘上了慈善与自家,小叔,小姑。表示三叔姨妈爱我,我吧容易小叔二姨。二姨看了哪,称心快意之拿我抱起来。大妈说勿任啊时小姨还好你,有时候自己哉会老生气,但是若之后会原谅自己吗?我身为的,我听着泪水就连忙掉下来了,我说我会原谅大姑的,因为自耶容易小姑。

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大三了仍旧浑浑噩噩,research上并非建树。打算去lab离开高校去游山玩和半年,感谢并支撑我之对象。圣诞节抢到了,在凡闲暇之时光顺手做了单小贺卡送给你们。

切入正题 “史上顶小!纯金!圣诞贺卡”

因为涉及到最多业内装备,一般DIYer重复起来会发不便,不过你是物理系或者材料系的本科生会容易多,当然PhD就又方便啦。成本及要采纳,资金丰硕就因故纯金,纯银或者另外金属也还是可以。贺卡的大小取决于的若而送的食指的会观测到分辨率。本来要做纳米(nm)级的,可是自己的朋友才发生光学显微镜,这即使不得不开纳米级(μm)的啊。你可想你的心上人没法观测到公的贺卡吧!

莫不有效的有的背景知识:

双向电梯

 

1   基本准备

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手绘圣诞卡很老,也不行有意志,做这么一个圣诞卡朋友一定会很是打动了。可是当目分辨率极限的情况下,手绘肯定是未可能的,大家需要机械来赞助我们描绘来相当有点怪有点之仿与图纸,所以大家便设做来机器会看得通晓的筹划,比如CAD。

 

唯一相比麻烦的凡,所有的相必须是线条,这便需手工画线。甚至文字都未可知动用CAD自带的长文字选项,原因是在用电子束蚀刻时需要用另外的软件把图片编程为电子束移动的轨迹,识别范围才限于线段。我是把26只假名一个一个写出的,遭逢S、B这样的拉动拐弯字母需要非常小心,得小心弧度的别,为了让字母看上出顺滑,你能够不停歇变化适用不同弧度的曲线依然沿着边缘一暂停狂点用很多段子细微的直线包围曲线,这和积分是一个理
:)。所以少年们选个简单点的书吧,即便用大方的花体,你可能得花上有数单刻钟作出abcd来。

下一场据此假名拼出正文吧。为了看上去生动一点,只有文字是不够的,准备加些图片。既然是圣诞节嘛,就假使写点特色之物。怪就大小学美术老师从没教好,培育了我野兽派的画风。仿真逼真的圣诞树比如是:

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实际是画不出,试了旷日持久,最终用疯狂草的品格终于花个一株看上去是那么回事的圣诞树。外加一棵小片~

 

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装点了晚尚免乐意,应该重新打些什么呢。怕万同配太小了,朋友看不到是形容为协调之。觉得该选张朋友的肖像放大上去。嗯,需要平等布置像,改成为黑白风格的,因为尺寸最为小,颜色之义不万分,显微镜下作出彩色的贺卡太考验人呐!
不会合PS,现学删背景,调比较度,明暗,因为自然照片就是偏暗,很多细节一调相比度就从未有过了,
又不好意思问人家还如平等张照片啦,折腾了同夜间4,5只钟头终于把想使的意义做下啊。

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留神就无非是视觉效果,同样用来编程的NPGS(飞米图形编程)系统而免懂jpg图片,为了为机器认出来,开端当图像上画线,这跟描红是一个理。电子束很有些,要是用来写满真个图像需要特别充足的时光,而且未便民机器寿命,所以还假使为此一维线段子占领二维空间,在每个像素的格点上花一样长达小线段。为了丰盛视觉效果,依旧将线段改化了环。继续优化已压缩机器的工作时间,索性将圆圈改化了C字型,能省一段落是平等段落,而且像是下正值暴发光辉从过来的痛感,看上去更有层次感。

 

2   器材和素材

软件:

  • CAD类软件
  • 飞米图形编程系统(NPGS -Nanometer Pattern Generation System

硬件:

  • 围观电子显微镜(SEM)
  • 光束抑制器(Beam
    blanker),其实就是是一个平电容板,可以偏转电子束,来控制某平等区域是否需要曝光。
  • 真空热蒸发器(Vacuum Thermal 伊娃porator)
  • 盘镀台(Spin coater)
  • 加热台(Hot plate)

化学药品:

  • 光刻胶甲基丙烯酸甲酯 MMA (methyl methacrylate)
  • 1g纯金

 

3   准备硅片

3.1   清洗硅片

大家要一个干净而亲水的表。简单的之所以分外离子氧气清新一下硅片就可以了,打破表面的悬挂键还有一些有机物,会于外部更加亲水。下文滴MMA的时刻会以表都匀扩散开,不然疏水的话液体会在表面形成一个球滚来滚去,就比如荷叶上之水滴一样。

 

3.2   甩胶

实际上呢尽管是创立胶卷,等下电子束蚀刻的时候用一个介质来“曝光”。

因而一般的光刻胶MMA甲基丙烯酸甲酯铺满整个硅片,甩胶机是采纳真空吸住硅片,使该以快速时依旧会蹭在旋转台上。滴MMA时注意不要滴到下边的平台及制止堵住真空洞,否则硅片在高速旋转的早晚会意外出。开至1万改观,然后等待一分钟胶质被统统匀的涂以硅片上就是哼了。匀质的一样叠是再好不过的啦,不克发出气泡。甩的不好的语虽如更来了啊,MMA容易当丙酮下说,可以浸泡在丙酮里去已经甩上之粘合,然后吹干还重头来甩胶。

 

4   电子束蚀刻

电子束蚀刻是乘利用电子束在表面上成立图样的工艺,是光刻技术的延应用。
简略地,在硅片表面铺出平等重合光刻胶MMA,这种胶的特点是易溶解于丙酮,同时叫电子束照射后为会说。使用电子束在其外部移动,被射的区域分解后可运用显影剂MIBK彻底删除,而未受电子束照射过之区域不会合给MIBK溶解。显影未来,我们刻画图像的区域上之光刻胶都被失去除了,只剩余硅片的基底,剩余的片段仍是由于光刻胶覆盖,像是负片的法力。

然后我们管负片放去蒸发器里镀金,通过加温固体黄金有金蒸汽,这多少个金属蒸汽会均匀的挂于负片上。贺卡的区域是由于硅片-黄金直接沾,而并未写的区域是出于硅片-光刻胶-黄金三交汇结的。

此刻把整片硅片放在丙酮里热,光刻胶会被溶解,而其外部的黄金会和光刻胶一起从硅片上离,而贺卡这部分因凡金子直接沾于硅片上,丙酮不可知用那分别开,也不怕留了黄金做成的贺卡。

此规律及胶片相机成像异常相近,光刻技术的精度受到光子在波长尺度上之散射影响。使用的单纯波长越短,光刻可以达成的精度越来越强。像Intel的45nm处理器就是采纳紫外线(UV)光刻技术打造出来的。但是光刻需要一个遮罩(mask)来遮掩,倘使平昔在电脑上会污染遮罩,重新祭的语需要清洗,成本会特别高,AMD是于遮罩下又加一个透镜用来聚焦,这样避免了遮罩的污染而由于散射的原故精度不赛。
依据德布罗意的质波理论,电子是一律栽波长极紧缺的波。这样,电子束曝光的精度可以达到飞米级。电子束曝光需要的光阴长是它的一个要缺点。

商业化的电子束蚀刻系统(EBL)很贵 (>$4M
USD),对一般啄磨来说,常见的艺术是拿同华SEM改装成EBL,花费会略微多(

题时间,在加剂量的状下要曝光一个区域的时日是故是公式:

D·A=T·I

  • T=曝光时间
  • I=电子束电流
  • D=剂量
  • A=曝光区域

选个栗子,假要要曝光1cm2的区域,用10-3Coulombs/cm2(库仑/平方分米)的剂量和1
nA
(纳安)的电流,那么大家只要用时106秒,也便是12龙。那还无包载物台来回走及电子束被blanked?
偏转的工夫,当然校准电子束和中途调整之日子呢无算在里面。你可看EBL最可怜的先天不足就是迟迟,这吗即是我怎么当准备的早晚全力压缩刻画的线条数。

NPGS软件之施用好当官网找到。这里不过大凡略的运用,把抓好的CAD文件由NPGS编写为控制电子束移动与偏转的等同段先后代码。然后校准SEM的电子束,调节焦距,测量电子束的电流用来测算剂量与时空。需要将那多少个音讯输入到NPGS里。

同时SEM和NPGS是少拟系统,这吗待人工校准两独序列内部的坐标误差,测量一个2X2底坐标轴转换矩阵来确保少模拟系统里的坐标对应同一个体。

自此就得做蚀刻,贺卡因为尺寸比粗,用Picoamp(微微安)级的电流就可以了,用时1.14秒。为了能未来当显微镜下肆意的找到他,在外场做了四个号,尺寸为蛮了重重,能够据此10-9纳安级的电流,用时5秒多。

 

5   冲洗

同照相机胶片的冲相似,把写好之硅片放在显影剂MIBK里,像晃动胶卷一样轻轻振动一分钟就是哼了。

 

6   蒸镀纯金

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卿要那样的金柱一块。

本国际金价上涨,用雪或者其余金属都是对的精选。

留学的原理就是用电流加热金块,使该走,金的蒸汽会落于硅片表面形成一致层都匀的薄膜,几十届一百飞米即可。有非凡灵敏的探测器来测量薄膜的薄厚。

坐凡适用蒸汽,务必注意重金属中毒。同时也求最好高的真空度,10-6Torr(托),
需要等3-4只钟头使得真空度达到标准,避免空气被的微粒分子污染样品。

 

7   清洗

为蒸镀的经过遭到,全体的硅片表面都碰面受埋上同交汇纯金,而我们仅仅想要写上的图画来金覆盖,那么余下的金钱必须为整个去丢。有硌浪费啊
T.T

随即为即便是前文甩胶机甩上MMA的由,被电子束照过的地方以通过冲后哪怕溶解掉了,蒸镀的时黄金可以一向附上于硅片表面上。而没给电子束照射的地点,冲洗的时段没有影响,黄金上面是MMA胶片,而MMA又是在丙酮下好溶解。所以放在丙酮溶液里熬一段时间等候黄金脱落。

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立马是清洗前之相片,清洗后连眼睛都看不到金灿灿的黄金啦(这是生差不多浪费呀)。

 

8   寓目(扫描电镜)

依附光学显微镜和电子显微镜的相片。

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登时是眼睛的特写,你得见到各国一个C字型图案都是一个直径50nm的皮米管。

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当末去除多余黄金时,文字吗起局部会为丙酮冲洗掉。

光学显微镜的景深太小,字看理解的口舌人如就模糊了。依然SEM大景深看得比清晰,不过找起来其实太辛勤啦。写了很多独,你也可看来大轻败北。

 

9   后记

May you all have a joyful Christmas.

通过网友们一致吐槽,本文难度由4星体修订为5星级….

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