在一張頭發(fā)薄厚、米粒大小的透明塑料薄膜上雕刻出復雜的電路，對“離子束加工”是小菜一碟。北京埃德萬斯公司，一家不到百人的小公司，不聲不響地持有這一前景無限、體現(xiàn)國家頂級加工能力的利器。
初冬，中關村環(huán)保園一間工廠里，幾十臺離子束刻蝕機、鍍膜機正在運行。所謂離子束刻蝕，就是用電磁場剝離氬氣的電子，剩下的氬原子核被電場加速，沖向靶材料，逐個擊出靶件表面原子。
離子束是原子級的加工手段，無論刻蝕納米紋路、制造微納米薄膜，還是要絕對零件做表面拋光，都要用離子束?？梢哉f它是終極精度的刻刀。埃德萬斯的離子刻蝕機加工能力之強，位居世界前列，但價格不及國外競爭者的一半。
離子束設備曾被列入巴黎統(tǒng)籌委員會禁運名單。1977年，為了制造更為精密的航天電子元件，錢學森提議在航天二院第23研究所設立“離子束技術、工藝及成套設備系統(tǒng)工程部”，由劉金聲研究員負責開發(fā)中國的離子束設備，并于1980年推出國內(nèi)第一套商用機。這套設備性能優(yōu)異，1987年被定為“取代進口和供出口產(chǎn)品”，同年即遠銷美國麻省大學。1990年獲得了國家科學技術進步二等獎。
但此后，就是長期沉寂，沒有人發(fā)掘它在航天電子元件制造之外的潛力。2001年，劉金聲創(chuàng)立了“北京埃德萬斯離子束技術所”，不斷提升離子束設備性能。改進后的離子束刻蝕機，功耗才兩百瓦，容易拆裝，可靠耐用。
直到近幾年，第三代半導體材料走入業(yè)界視野，離子束技術隨之受到重視。所謂第三代，指的是硅和砷化鎵之后，碳化硅、氮化鎵、氧化鋅、金剛石、氮化鋁等寬禁帶半導體材料，它們被期待成為微電子和光電子業(yè)的新引擎，但停留在實驗室和初級商用階段，因為制造工藝尚不成熟。
例如氮化鋁薄膜，適用于壓電和介電元器件、高頻寬帶通信等。有了它，能敏銳感知溫度和壓力變化的傳感器會像肥皂泡一樣薄，但制備氮化鋁是個難題，世界頂級廠商設立了技術壁壘。
埃德萬斯利用雙離子束，一束將鋁原子轟擊出來，一束輔助鋁原子沉積為薄膜，精確控制氮化鋁薄膜的晶體結構生成，開辟出一條攻克難題的新路。
硅集成電路的制作是用化學反應為主的微納加工手段，技術雖相對成熟，但在更多諸如金屬、合金、陶瓷、超導等非硅材料的加工中就無能為力了。
幾乎所有下一代聲、光、電、磁微型元件，都適合用離子束在微納米級的薄膜上雕刻?；瘜W實驗室可以用離子束來輔助新材料生成。有趣的是，離子束刻蝕機甚至被一家考古實驗室買去，用來精確無損地清掃古代的骨頭標本，進而精準測量碳14含量。
埃德萬斯公司負責人表示：隨著新材料涌現(xiàn)，離子束技術作為非硅微納加工的理想工藝，將引領國內(nèi)微納制造產(chǎn)業(yè)的下一波突破，讓中國擁有核心科技。離子束工藝技術的每一項應用分支都通向藍海，將助力中國躋身制造強國。
下載文檔
