نیازمندیها | نیازمرکزی
   
 
شرح مقاله

ليتوگرافي، هنر ساختن در ابعاد کوچک





لينک کوتاه اين مقاله :
http://www.niazemarkazi.com/papers/10003072.html

 (بوسيله پي دي اف ساز شماره 1 ) PDFدريافت اين مقاله به صورت فايل   دريافت اين مقاله به صورت فايل پي دي اف بوسيله پي دي اف ساز شماره 2 ترجمه متن اين مقاله به زبان انگليسي ليتوگرافي، هنر ساختن در ابعاد کوچک

ليتوگرافي، هنر ساختن در ابعاد کوچک

▪ توسعهٔ نانوفناوري بستگي به توان محققان در توليد کارآمد ساختارهايي با ابعاد کمتر از ۱۰۰ نانومتر (کمتر از يک هزارم قطر موي انسان) دارد.

▪ فوتوليتوگرافي، فناوري اي است که هم اکنون براي ساخت مدار روي ميکروچيپ ها به کار گرفته مي شود. کاربرد اين فناوري را مي توان به توليد نانوساختارها تعميم داد، ولي تغييرات لازم بسيار گران و از نظر تکنيکي دشوارند.

▪ روش هاي ساخت سيستم هاي نانومتري دو دسته اند: بالا به پايين که با کندن مولکول ها از سطح ماده صورت مي گيرد و پايين به بالا که با نشاندن اتم ها و مولکول ها در کنار هم ساختار نانويي به وجود مي آورد.

▪ ليتوگرافي نرم و ليتوگرافي قلمي دو مثال از روش هاي مربوط به بالا به پايين هستند. محققان با استفاده از روش هاي پايين به بالا در حال ساخت نقاطي کوانتومي هستند که مي توانند به عنوان رنگ هاي بيولوژيک به کار روند.

يادتان هست آخرين بار کِي رايانه تان را ارتقا داده ايد يا به جاي رايانهٔ کُندِ قديمي، رايانهٔ جديدي گرفته ايد؟ اگر سرعت پردازنده ها را بر اساس سالي که اولين بار به بازار عرضه شدند يادداشت کنيد، شما هم مي توانيد با رسم يک نمودار در کاغذ نيم لگاريتمي، به کشفِ دوبارهٔ «قانون مور» نائل آييد! قانون مور نشان مي دهد که از سال ۱۹۷۰ تا کنون، سرعت پردازنده ها هر ۱۸ ماه دو برابر شده است. سرعت يک پردازنده ارتباط مستقيمي با تعداد ترانزيستورهاي به کاررفته در مدار مجتمع آن دارد. فکر مي کنيد اندازهٔ پردازندهٔ سريعِ امروزِ شما از پردازندهٔ کُندِ سه سال پيش بزرگتر است؟ مسلم است که نه! علت اين رشد سرسام آور، پيشرفت فناوري و قابليت دسترسي بشر به توان طراحي و گنجاندن تعداد بيشتري ترانزيستور در واحد سطح است. اين رقم براي پردازنده هاي امروزي به بيشتر از ۱۰ ميليارد ترانزيستور در يک سانتيمتر مربع مي رسد. مي توانيد طول يک ترانزيستور را تخمين بزنيد؟ اگر به عدد ۱۰۰ نانومتر رسيده ايد، محاسبهٔ شما درست است. اما ۱۰۰ نانومتر طول رشته اي است که فقط از ۵۰۰ اتم سيليکون تشکيل شده باشد. با اين اطلاعات فکر مي کنيد آيا باز هم بشر قادر است به اين رشد سريع ادامه دهد؟

اگر بخواهيم به همين ترتيب پيش برويم، تا سال ۲۰۱۰ طول هر ترانزيستور از ۵۰ اتم و تا سال ۲۰۱۵ حتي از ۵ اتم هم کمتر خواهد شد. همين واقعيت است که ايدهٔ ساختن نانوساختارها با ابعاد چند اتم را هم براي دانشمندان و هم براي شرکت ها بسيار جذاب کرده است.

● روش معمول توليد

در سال هاي اخير دانشمندان روش هاي مختلفي براي ايجاد نانوساختارها پيدا کرده اند، اما اين روشها در حال حاضر در مرحلهٔ آزمونِ کارآيي و توانمندي اند. «فُتوليتوگرافي»، فناوري اي که امروزه براي ساخت پردازنده هاي رايانه و مي توان گفت تمام انواع مدارهاي مجتمع به کار گرفته مي شود، قابليت ارتقا براي توليد ساختارهايي در ابعاد کمتر از ۱۰۰ نانومتر دارد. اما انجام اين کار بسيار مشکل، گران و پردردسر است. براي پيدا کردن روش هاي جايگزين، محققانِ ساخت سيستم هاي نانومتري, در حال بررسي هزاران ايده و صدها روش هستند، تا شايد يکي از آنها جواب بدهد.

ابتدا به سراغ سودمندي ها و کاستي هاي فُتوليتوگرافي مي رويم. توليدکنندگانِ مدارهاي مجتمع در دنيا از اين شيوهٔ بسيار کارآمد براي توليد بيش از ۱۰ ميليارد ترانزيستور در هر ثانيه استفاده مي کنند. ارزش توليدات صنعتي با استفاده از تنها اين يک فناوري، به بيش از ۱۴۰ ميليارد دلار در سال مي رسد. فُتوليتوگرافي در اصل تعميم يافتهٔ عکاسي است. ابتدا چيزي شبيه نگاتيو عکاسي از شِماي مدار مجتمع تهيه مي شود. اين نگاتيو ــ که در اينجا «ماسک» ناميده مي شود ــ براي تکثير طرح بر روي هادي ها و نيمه هاديها به کار گرفته مي شود. تهيهٔ نگاتيو به سادگي عکاسي نيست، اما با داشتن آن مي توان به راحتي هزاران نسخه تکثير کرد. بنابراين، روند کار به دو بخش اصلي تقسيم مي شود: اول تهيهٔ ماسک (که مي تواند کُند و هزينه بر باشد)، و دوم استفاده از ماسک براي تهيهٔ نسخه هاي بعدي (که بايد سريع و ارزان باشد).

براي توليد ماسکِ يک قطعهٔ رايانه اي، ابتدا شِماي مدار در مقياس به نسبت بزرگ طراحي مي شود. سپس اين طرح به صورت لايهٔ نازکي از فلز (اغلب کُروم) روي صفحهٔ شفافي (اغلب شيشه يا سيليکون) درمي آيد که در مجموع به آن «ويفر» گفته مي شود.

سپس فُتوليتوگرافي، در فرآيندي شبيه آنچه در تاريکخانهٔ عکاسي اتفاق مي افتد، ابعاد طرح را کوچک مي کند. براي اين کار يک دسته پرتو نور (اغلب نور فرابنفشِ يک لامپ جيوه) از ماسک عبور مي کند و با استفاده از يک عدسي، تصويري روي سطح سيليکون تشکيل مي دهد. روي سيليکون با لايه اي از جنس پليمرهاي آلي حساس به نور (فُتورِزيست) پوشانده شده است. قسمت هايي که نور ديده اند در فرآيند تثبيت حذف مي شوند و طرحي معادل طرح اوليه روي سطح سيليکون پديدار مي شود.

سؤال اين است: چرا از فُتوليتوگرافي براي توليد نانوساختارها استفاده نکنيم؟ دو محدوديت در مقابل اين فناوري وجود دارد. اول اينکه کوچک ترين طول موج فرابنفشي که در فرآيند توليد استفاده مي شود ۲۵۰ نانومتر است. سعي در تهيهٔ ساختارهاي با ابعاد کمتر از اين طول موج، مانند سعي در خواندن نوشته هاي بسيار ريز است. پديدهٔ «پراش» باعث محو شدن نوشته ها مي شود.

اگر تا کنون پديدهٔ پراش را نديده ايد کافي است از شکاف لابه لاي انگشتان دستتان به يک لامپ مهتابي نگاه کنيد. نوارهاي تيره و روشني که مي بينيد خاصيت موجي نور و پراشيده شدن آن را نشان مي دهد. اپلت ذيل پديده پراش را نشان مي دهد براي ديدن ان نياز به نصب برنامه جاوا داريد.

پيشرفت هاي تکنيکي مختلف، محدوديت هاي فُتوليتوگرافي را کمي عقب رانده اند. کوچک ترين ساختارهايي که توليد انبوه شده اند، ابعادي در حدود ۱۰۰ نانومتر دارند. با اين حال، اين ابعاد هنوز براي دستيابي به بسياري خواص جالب نانوساختارها به اندازهٔ کافي کوچک نيستند.

محدوديت دوم هم پيامد محدوديت اول است. چون از نظر تکنيکي توليد اين ساختارها با نور بسيار دشوار است، انجام اين کار بسيار گران تمام مي شود. ابزارهاي ليتوگرافي که براي ساخت عناصري با ابعاد کمتر از ۱۰۰ نانومتر به کار مي روند هر کدام ۱۰ تا ۱۰۰ ميليون دلار ــ يعني در حدود ۱۰ تا ۱۰۰ ميليارد تومان ــ قيمت دارند. صرف اين هزينه شايد براي توليدکنندگان منطقي نباشد، اما براي فيزيک دان ها، زيست شناسان، مهندسان مواد و شيمي دان ها که براي بررسي خواص سيستم هاي نانومتري به توليد ساختارهاي با طراحي خودشان نياز دارند، ضروري است.

● نانوچيپ هاي آينده

صنعت الکترونيک به طور جدي به دنبال پياده کردن روش هاي جديد ساخت سيستم هاي نانومتري است تا بتواند به روند ساختن ابزارهاي کوچک تر، سريع تر و ارزان تر ادامه دهد. طبيعي است که در قدم اول بايد تلاش کنيم تا روش هاي موجود براي ميکروالکترونيک را به نانوالکترونيک تعميم دهيم. اما همان طور که گفتم، استفاده از روش معمولِ فُتوليتوگرافي در ابعاد ريزتر، بسيار دشوارتر است. به همين علت، توليدکنندگان قعطات رايانه به دنبال فناوري هاي جايگزين براي ساخت نانوچيپ ها در آينده هستند.

ليتوگرافي پرتو الکتروني، يکي از جايگزين هاي پيش رو است. در اين روش، طرح مدار با استفاده از پرتو الکترون روي لايهٔ نازکي از پليمر نوشته مي شود. پرتو الکترون در ابعاد اتمي پراشيده نمي شود، بنابراين لبه هاي طرح ديگر ناخوانا نيستند. محققان از اين روش براي ترسيم خطوطي با پهناي چند نانومتر روي سطح سيليکون آغشته به فوتورِزيست استفاده کرده اند. با اين حال، ابزارهاي پرتو الکتروني که امروزه وجود دارند، براي توليد انبوه در صنعت مناسب نيستند. زيرا اين روش کُند است؛ کاري شبيه نسخه برداري از روي يک نوشته با دست.

اگر الکترون ها جوابگو نيستند، پس چه بايد کرد؟ يک جواب ديگر، استفاده از اشعهٔ ايکس با طول موجي بين ۱/۰ تا ۱۰ نانومتر يا نور فرافرابنفش با طول موج بين ۱۰ تا ۷۰ نانومتر است. کوچک تر بودن طول موج اين نورها از طول موج نور فرابنفش که اينک در فُتوليتوگرافي استفاده مي شود، تأثير پراش را کمتر مي کند. با اين حال، اين فناوري ها هم مشکلات خاص خودشان را دارند. عدسي هاي معمولي نور در برابر نور فرا ـ فرابنفش ديگر شفاف نيستند و اشعهٔ ايکس را متمرکز نمي کنند. در عين حال، انرژي زيادِ اين پرتوها به سرعت به مواد تشکيل دهندهٔ ماسک و عدسي ها آسيب مي رساند. اما صنعت ميکروالکترونيک، ترجيح مي دهد از تعميم روش هاي موجود براي توليد نانوچيپ ها استفاده کند. بنابراين، اين روش ها به طور جدي در حال توسعه اند. بعضي از اين روش ها ــ مثلاً استفاده از فُتوليتوگرافي پيشرفتهٔ فرا ـ فرابنفش براي ساخت مدار مجتمع ــ ممکن است به روش هاي پررونق تجاري تبديل شوند. با اين حال، با اين روش ها نانوچيپ هاي ارزان ساخته نمي شوند و نمي توان نانوفناوري را در دسترس تعداد بيشتري از مهندسان و دانشمندان قرار داد.

نياز به سيستم هاي ساده تر و ارزان ترِ ساخت ابزار نانومتري، دانشمندان را به جست وجوي روش هايي متفاوت از آنچه در صنعت الکترونيک به کار مي رود، ترغيب کرده است. «ليتوگرافي نرم» يکي از اين روش هاست که بيشتر شبيه ساختن يک مهر لاستيکي از طرح مدار و چاپ آن با تماس مکانيکي است. روش ديگر که از ميکروسکوپ نيروي اتمي استفاده مي کند «ليتوگرافي قلمي» نام دارد که شبيه نوشتن با جوهر و پرِ قو است. دستهٔ ديگري از روش ها که به روش هاي «پايين به بالا» معروف اند، با رويکردي به کل متفاوت به توليد نانوساختارها مي پردازند. در اين روش ها اتم ها يک به يک در کنار هم قرار مي گيرند تا ساختار مورد نظر ما را تشکيل دهند.


منابع :
----------------------
aftab.ir
باشگاه دانش آموزی نانو
----------------------

کلمات کليدي :
----------------------
لیتوگرافی- فوتولیتوگرافی- ساخت سیستم های نانومتری- لیتوگرافی نرم- لیتوگرافی قلمی- ساخت ابزار نانومتری- لیتوگرافی پرتو الکترونی-
----------------------

نام ثبت کننده مقاله : parvaz2006

اين مقاله 4062 بار مطالعه شده است



مقالات مرتبط

بن ساي هنر و طبيعت

بن ساي مجموعه اي از باغباني و هنر است که به واسطه آن گياه با يک تغيير شکل تحميل شده به يک مجسمه زنده تبديل مي شود. هنرمند با استفاده از مفاد زيبايي، وهمي از طبيعت را در غالب شکل مينياتوري پديد ميآورد. بنساي يک آرايش غيرط ... ادامه ...

"بن ساي" آميزه اي از هنر و باغ ...

● مقدمه: بن ساي مجموعه اي از باغباني و هنر است که به واسطه آن گياه با يک تغيير شکل تحميل شده به يک مجسمه زنده تبديل مي شود. هنرمند با استفاده از مفاد زيبايي، وهمي از طبيعت را در غالب شکل مينياتوري پديد ميآورد. بنساي ي ... ادامه ...

قطعه اي کوچک اما پر کار

از ميان قطعات مصرفي موتور شايد هيچ کدام به اندازه شمع در ميان مردم شناخته شده نباشد، در عين حال اغلب افراد اهميت آن را ناديده مي گيرند.وظيفه شمع جرقه زني به منظور مشتعل ساختن مخلوط هوا و بنزين در داخل سيلندر مي باشد. اين ... ادامه ...

نانو تکنولوژي علم ابعاد خيلي کوچک

نانو تکنولوژي (Nanotechnology) در ترجمه لفظ به لفظ به معني تکنولوژي بسيار کوچک است. نانو به معني بسيار بسيار کوچک است (مقياس ۱۰ به توان ۹- بار کوچک تر نيز معني مي شود).اما اين تعريف نمي تواند معناي واقعي نانو تکنولوژي را ... ادامه ...

سنگ هاي آسماني، اعضاي کوچک منظومه شمسي

سنگ هاي آسماني يکي از بيشمار اجرام در حال گردش به دور خورشيد مي باشند. به اين سنگها گاهي سيارک يا خرده سياره نيز گفته مي شود. بيشتر آنها در کمربندي بين مدار مريخ و مشتري قرار گرفته اند. اين کمربند بيش از ۲۰۰ سنگ آسماني ب ... ادامه ...

نگهداري ازماهي قرمز کوچک

از معمول ترين ماهي هايي است که در منزل مي توان از آنها نگهداري کرد. اين حيوان کوچک خانگي که بسيار جذاب و دوست داشتني مي باشد در صورت مراقب مناسب مي تواند تا چند سال در کنار ما در منزل زندگي کند.اما متاسفانه بخاطر قيمت ... ادامه ...

آموزش هنر در مدارس ژاپن

ارتقا به كلاسهاي بالاتر در دورة ابتدايي به صورت اتوماتيك است. نسبت دانش آموزان به معلمين در دورة ابتدايي 4/19 بوده و به پايه هاي تحصيلي تفكيك نمي گردد. تعداد دانش آموزان در هر كلاس 4/28 نفر است. طبق آمار سال1999،100درصد ... ادامه ...

بن ساي هنر و طبيعت

بن ساي مجموعه اي از باغباني و هنر است که به واسطه آن گياه با يک تغيير شکل تحميل شده به يک مجسمه زنده تبديل مي شود. هنرمند با استفاده از مفاد زيبايي، وهمي از طبيعت را در غالب شکل مينياتوري پديد ميآورد. بنساي يک آرايش غيرط ... ادامه ...

برنامه ريزي توليد مثل با ملاتونين در نشخ ...

برنامهريزي توليد مثل اغلب به معني توليد مثل در خارج از فصل بهمنظور اطمينان از فروش برهها هنگامي که تقاضا در بالاترين سطح و قيمت هاي فروش در بيشترين ميزان است، ميباشد. بسته به منطقه و نژاد، سادهترين راه انجام اين کار ممکن ... ادامه ...

"بن ساي" آميزه اي از هنر و باغ ...

● مقدمه: بن ساي مجموعه اي از باغباني و هنر است که به واسطه آن گياه با يک تغيير شکل تحميل شده به يک مجسمه زنده تبديل مي شود. هنرمند با استفاده از مفاد زيبايي، وهمي از طبيعت را در غالب شکل مينياتوري پديد ميآورد. بنساي يک ... ادامه ...

گروهبندی


groupاجتماعی
groupفرهنگی
groupمذهب و عرفان
groupصنایع
groupمعرفی شرکتها و ارگانها
groupاقتصادی
groupپزشکی
groupسلامتی و بیماریها
groupمدیریت
groupنرم افزار کامپیوتر
groupبرنامه نویسی
groupسخت افزار کامپیوتر
groupفن آوری اطلاعات
groupفن آوری نوین
groupبرق و الکترونیک
groupتاریخ
groupزندگینامه اشخاص
groupمعرفی مناطق
groupجغرافیا
groupشهر سازی
groupنقشه برداری
groupمعماری
groupعمران
groupمکانیک
groupکشاورزی
groupروانشناسی
groupموسیقی
groupاختر شناسی
groupهنر و ادبیات
groupشعر
groupکار , اشتغال و حرفه
groupنقد فیلم , نقد ادبی
groupتئاتر و سینما
groupآشپزی
groupورزش و بازیها
groupماوراء طبیعت
groupنمونه سوال درسی
groupمسافرت
groupطنز
groupسرگرمی
groupمطالب جالب
groupجملات و مطالب زیبا
groupگوناگون



تذکر بسیار مهم ::
طبق ماده 3 آیین نامه اجرایی ماده 7 قانون حمایت از مصرف کنندگان مسئولیت تبلیغ خلاف واقع بر عهده سفارش دهنده و سازنده آگهی است
قبل از استفاده از وبسایت باید صفحه قوانین و راهنما را به دقت مطالعه نمایید و استفاده از مطالب وبسایت به منزله این است که با تمام موارد ذکر شده موافقت کرده اید

صفحه راهنما صفحه قوانین
مسئولیت آگهی ها به عهده آگهی دهندگان می باشد. لطفآ در کسب اعتبار و اعتماد آگهی دهنده دقت کافی به عمل آوردید.جهت تماس با آگهی دهنده فقط از طریق اطلاعات تماس وی تماس حاصل فرمایید

 ثبت نام | تعرفه ها | تازه ها | قوانین | تماس با ما

NiazeMarkazi
Generated in 0.14seconds