شبکه خبری تسینگهوا2ماه25اخبار ژاپن(خبرنگارون زینگیودر ۲۵ فوریه، گروه تحقیقاتی تانگ چوانشیانگ، استاد دانشکده فیزیک مهندسی دانشگاه تسینگهوا، و یک تیم مشترک از مرکز مواد و انرژی هلمهولتز برلین (HZB) و موسسه فدرال فیزیک و فناوری آلمان (PTB) مقاله‌ای را در مجله نیچر (Nature) منتشر کردند.طبیعت) یک مقاله تحقیقاتی با عنوان "نمایش تجربی مکانیسم ریزخوشه‌بندی حالت پایدار" منتشر کرد که در آن اولین آزمایش تأیید اصل نوع جدیدی از منبع نور شتاب‌دهنده ذرات "ریزخوشه‌بندی حالت پایدار (SSMB)" گزارش شده است.

بر اساس اصل SSMB، می‌توان تابش همدوس با توان بالا، فرکانس تکرار بالا و پهنای باند باریک به دست آورد و طول موج می‌تواند باندهای تراهرتز تا فرابنفش شدید (EUV) را پوشش دهد، که انتظار می‌رود فرصت‌های جدید گسترده‌ای را برای تحقیقات علمی فوتون فراهم کند. منتقد مجله «نیچر» از این تحقیق به نیکی یاد کرد و گفت که «روش‌شناسی جدیدی را نشان می‌دهد» و «مطمئناً در زمینه‌های شتاب‌دهنده‌های ذرات و تابش سینکروترون علاقه ایجاد خواهد کرد.» یک مقاله مروری مرتبط در «نیچر» نوشت: «این آزمایش نشان می‌دهد که چگونه می‌توان ویژگی‌های دو نوع اصلی منابع نوری شتاب‌دهنده موجود - منابع نوری تابش سینکروترون و لیزرهای الکترون آزاد - را ترکیب کرد. انتظار می‌رود منبع نوری SSMB در آینده در زمینه‌هایی مانند لیتوگرافی EUV و طیف‌سنجی فوتوالکترون با تفکیک زاویه‌ای استفاده شود.» پس از انتشار مقاله، بلافاصله توجه زیادی از محافل دانشگاهی و صنعتی داخلی و خارجی به آن جلب شد.

شکل ۱. نمودار شماتیک آزمایش تأیید اصل SSMB (منبع تصویر: "Nature")

شکل ۲. نتایج آزمایش تأیید اصل SSMB (منبع تصویر: "Nature")

در این آزمایش، تیم تحقیقاتی از لیزری با طول موج ۱۰۶۴ نانومتر برای کنترل پرتو الکترونی در حلقه ذخیره‌سازی MLS در برلین استفاده کرد، به طوری که پرتو الکترونی یک دایره کامل (با محیط ۴۸ متر) ایجاد کرد تا یک ریزساختار ظریف، یعنی یک ریزخوشه، تشکیل دهد. ریزخوشه، نور همدوس با پهنای باند باریک و شدت بالا را در طول موج لیزر و هارمونیک‌های بالاتر آن ساطع می‌کند. این آزمایش با تشخیص این تابش، تشکیل ریزخوشه را تأیید کرد. تشکیل ریزخوشه ثابت می‌کند که فازهای نوری الکترون‌ها را می‌توان دایره به دایره با دقتی کوتاه‌تر از طول موج لیزر همبسته کرد، به طوری که الکترون‌ها می‌توانند به طور پایدار در چاه پتانسیل نوری تشکیل شده توسط لیزر مقید شوند و مکانیسم کار SSMB را تأیید کنند. طرح کلی آزمایش در شکل ۱ نشان داده شده است و برخی از نتایج تجربی در شکل ۲ نشان داده شده است.

مفهوم SSMB در سال ۲۰۱۰ توسط ژائو وو، استاد دانشگاه استنفورد و استاد مدعو برجسته دانشگاه تسینگهوا، و دانشجوی دکترای او، دنیل راتنر، مطرح شد. ژائو وو همچنان به ترویج تحقیقات و همکاری‌های بین‌المللی در SSMB ادامه می‌دهد. در سال ۲۰۱۷، تانگ چوانشیانگ و ژائو وو این آزمایش را آغاز کردند. گروه تحقیقاتی تانگ چوانشیانگ رهبری تکمیل تحلیل نظری و طراحی فیزیکی آزمایش را بر عهده داشتند، سیستم لیزر را برای آزمایش آزمایشی توسعه دادند، آزمایش‌هایی را با واحدهای مشارکتی انجام دادند و تجزیه و تحلیل داده‌های تجربی و نوشتن مقاله را تکمیل کردند.

انتظار می رود باشدمن Vمنبع نور لیتوگرافی مسیر فناوری جدیدی را فراهم می‌کندجلب توجه جامعه بین‌المللی

تانگ چوانشیانگ به خبرنگاران گفت: «یکی از کاربردهای بالقوه منبع نور SSMB، استفاده از آن به عنوان منبع نور برای دستگاه‌های لیتوگرافی EUV در آینده است. این دلیل مهمی است که چرا جامعه بین‌المللی توجه زیادی به تحقیقات SSMB دانشگاه چینهوا دارد.»

در زنجیره صنعت تولید تراشه، دستگاه‌های فتولیتوگرافی تجهیزات دقیق ضروری و پیچیده‌ترین و حیاتی‌ترین مرحله فرآیند در تولید تراشه مدار مجتمع هستند. وضوح نوردهی دستگاه لیتوگرافی مستقیماً با طول موج مرتبط است. بیش از نیم قرن است که طول موج منبع نور دستگاه لیتوگرافی به طور مداوم در حال کاهش است. نسل جدید فناوری لیتوگرافی جریان اصلی که توسط صنعت تراشه شناخته شده است، لیتوگرافی EUV (منبع نور فرابنفش شدید) با طول موج ۱۳.۵ نانومتر است. کار دستگاه لیتوگرافی EUV معادل استفاده از نور فرابنفش شدید با طول موج تنها یک ده هزارم قطر مو برای "حکاکی" مدارها روی ویفر است. در نهایت، یک تراشه به اندازه یک ناخن انگشت حاوی ده‌ها میلیارد ترانزیستور خواهد بود. این تجهیزات و فناوری، سطح بالای توسعه فناوری بشر را نشان می‌دهد. شرکت هلندی ASML در حال حاضر تنها تأمین‌کننده دستگاه‌های لیتوگرافی EUV در جهان است و هر دستگاه لیتوگرافی EUV با قیمتی بیش از ۱۰۰ میلیون دلار آمریکا به فروش می‌رسد.

منبع نور EUV پرقدرت، اساس اصلی دستگاه لیتوگرافی EUV است. ASML در حال حاضر از یک لیزر پالسی پرانرژی برای بمباران یک هدف قلع مایع برای تشکیل پلاسما و سپس تولید یک منبع نور EUV با طول موج ۱۳.۵ نانومتر و توان حدود ۲۵۰ وات استفاده می‌کند. با کوچک شدن گره‌های فرآیند تراشه، انتظار می‌رود الزامات مربوط به توان منبع نور EUV همچنان افزایش یابد و به سطح کیلووات برسد.

تانگ چوانشیانگ گفت: «به طور خلاصه، نور EUV مورد نیاز دستگاه لیتوگرافی به طول موج کوتاه و توان بالا نیاز دارد.» دستیابی به موفقیت در منابع نوری EUV با توان بالا برای کاربرد و توسعه بیشتر لیتوگرافی EUV بسیار مهم است. تانگ چوانشیانگ گفت: «انتظار می‌رود منابع نوری EUV مبتنی بر SSMB به توان متوسط ​​بالایی دست یابند و پتانسیل گسترش به طول موج‌های کوتاه‌تر را داشته باشند و راه حل جدیدی برای دستیابی به موفقیت در منابع نوری EUV با توان بالا ارائه دهند.»

تحقیق و توسعه مستقل دستگاه‌های لیتوگرافی EUV هنوز راه درازی در پیش دارد. انتظار می‌رود منابع نوری EUV مبتنی بر SSMB مشکل اصلی "گیر کردن گردن" در تحقیق و توسعه مستقل دستگاه‌های لیتوگرافی را حل کنند. این امر مستلزم تحقیقات فناوری مداوم در مورد منابع نوری EUV SSMB و همکاری زنجیره‌های صنعتی بالادستی و پایین‌دستی برای دستیابی به موفقیت واقعی است.

زمان مناسبی برای رسیدگی به مشکلات اساسی استالگوی همکاری بین‌المللی را نشان دهید

تیم SSMB دانشگاه تسینگهوا، تحلیل نظری و شبیه‌سازی عددی آزمایش تأیید اصل SSMB را در آوریل ۲۰۱۷ آغاز کرد. در ۲۱ ژوئیه همان سال، تانگ چوانشیانگ و ژائو وو اولین جلسه همکاری SSMB را در تسینگهوا ترتیب دادند و رهبری ایجاد یک گروه تحقیقاتی بین‌المللی SSMB را بر عهده گرفتند. آنها با محققان علمی از چین، آلمان، ایالات متحده و سایر کشورها برای شروع ترویج مطالعات مختلف از جمله آزمایش‌های تأیید اصل SSMB همکاری کردند. پس از چهار سال تحقیق، تیم تحقیقاتی SSMB به پیشرفت‌های مهمی دست یافته است که نتایج آن در سطح جهانی پیشرو است.

دنگ شیوجی، دانشجوی دکترای سال ۲۰۱۵ در دانشکده مهندسی و فیزیک دانشگاه تسینگهوا که در کل آزمایش در آلمان شرکت داشت، گفت: «SSMB از لیزر برای متمرکز کردن الکترون‌ها استفاده می‌کند. در مقایسه با مایکروویوهایی که معمولاً در منابع تابش سینکروترون استفاده می‌شوند، طول موج سیستم متمرکزکننده ۵ تا ۶ مرتبه بزرگی کوتاه‌تر می‌شود. بنابراین، برای تأیید اصل SSMB، به یک شتاب‌دهنده نیاز است که دقت کنترل بسیار بالایی برای تغییر موقعیت طولی (فاز) الکترون‌ها از دایره‌ای به دایره دیگر داشته باشد و M PTB در آلمان. حلقه ذخیره‌سازی LS از این نظر به نیازهای تجربی SSMB نزدیک‌تر است. پس از تماس و ارتباط اولیه بین معلمان، دو مؤسسه در آلمان، HZB و PTB، به طور فعال به تیم تحقیقاتی پیوستند و تحقیقات مشترکی را با ما انجام دادند.»

از سال ۲۰۱۷، اعضای تیم تسینگهوا هشت بار به برلین سفر کرده‌اند تا در تمام جنبه‌های آزمایش، از آماده‌سازی تا بهره‌برداری، شرکت کنند. پس از یک دوره طولانی کار سخت، این آزمایش در ۳۱ آگوست ۲۰۱۹ با موفقیت انجام شد. دنگ شیوجی گفت: «SSMB شامل اثرات فیزیکی زیادی است و آزمایش‌ها دشوار هستند. تیم تلاش‌های ناموفق زیادی را پشت سر گذاشت و در طول آزمایش به تعمیق درک خود از مشکلات فیزیکی و عملیات واقعی شتاب‌دهنده ادامه داد تا اینکه سرانجام مشکلات را یک به یک حل کرد. وقتی انجام آزمایش‌های در محل غیرممکن بود، ما کار را متوقف نکردیم و تجزیه و تحلیل نظری روی داده‌های تجربی جمع‌آوری‌شده قبلی انجام می‌دادیم، جلسات کاری منظم برگزار می‌کردیم و بحث‌های ایمیلی یا آنلاین انجام می‌دادیم. علاوه بر این، تیم آزمایشی SSMB یک تیم همکاری بین‌المللی است. از شروع اولیه تا آشنایی و درک تدریجی و بهبود تدریجی، کل تیم موافق بودند که ما واقعاً به «۱+۱>>۲» دست یافته‌ایم و همه به همکاری بیشتر در آینده اطمینان دارند.»

مشکل "گیر کردن گردن" را حل کنیددانشگاه چینهوا با شجاعت مسئولیت سنگین را بر عهده می‌گیرد

«دانشگاه‌های کشور من باید شجاعانه مسئولیت‌های سنگین را بر عهده بگیرند و پتانسیل تحقیقات پایه و نوآوری علمی و فناوری را در دانشگاه‌ها آزاد کنند.» در ۲۲ سپتامبر ۲۰۲۰، شی جین پینگ، دبیرکل، در سمپوزیومی با حضور نمایندگان متخصص در حوزه آموزش، فرهنگ، بهداشت و ورزش، امید زیادی به دانشگاه‌ها برای تقویت نوآوری و دستیابی به فناوری‌های کلیدی داشت.

دانشگاه چینهوا سنت تحقیقات علمی چینهوا مبنی بر «نگه داشتن آسمان، ایستادن روی زمین و پرورش مردم» را به ارث برده و به پیش می‌برد و حس مسئولیت‌پذیری، ماموریت و فوریت را برای خدمت به خودکفایی کشور در علم و فناوری افزایش می‌دهد. اصلاح سیستم‌ها و سازوکارهای تحقیقات علمی را تعمیق می‌بخشد و مدل‌های سازمانی تحقیقات علمی را نوآوری می‌کند. تحقیقات پایه «از صفر تا یک» را تقویت کرده و تحقیقات در مورد فناوری‌های اصلی کلیدی، به ویژه مشکلات «گیر کردن گردن» را سرعت می‌بخشد.

خط مقدم علم و فناوری جهان را هدف قرار دهید و داروی مناسب را تجویز کنید. این بار، گروه تحقیقاتی تانگ چوانشیانگ در دانشکده فیزیک مهندسی دانشگاه تسینگهوا و تیم همکاری بین‌المللی تلاش‌های زیادی در "میکرو-بانچینگ حالت پایدار" (SSMB) انجام داده‌اند، حوزه‌ای کلیدی که انتظار می‌رود حوزه‌های کلیدی و نیازهای مربوط به "گیر کردن گردن" را حل کند. آنها همچنان به افزایش شدت تحقیقات و نوآوری‌های فناوری هسته‌ای کلیدی در زمینه‌های آینده‌نگر و استراتژیک ادامه می‌دهند، برای افزایش قابلیت‌های نوآوری مستقل تلاش می‌کنند و به استراتژی توسعه ملی مبتنی بر نوآوری خدمت می‌کنند.

در حال حاضر، دانشگاه چینهوا به طور فعال از پروژه ایجاد منبع نور EUV SSMB در سطح ملی حمایت و آن را ترویج می‌کند. گروه تحقیقاتی SSMB دانشگاه چینهوا، طرح پیشنهادی پروژه "دستگاه تحقیقاتی منبع نور فرابنفش شدید میکرو-بانچینگ حالت پایدار" را به کمیسیون توسعه و اصلاحات ملی ارائه کرده و درخواست ایجاد یک زیرساخت بزرگ ملی علم و فناوری در "چهاردهمین برنامه پنج ساله" را داده است.

پروفسور تانگ چوانشیانگ از دانشکده مهندسی و فناوری دانشگاه چینهوا و دکتر یورگ فایکس از HZB نویسندگان مسئول این مقاله هستند و دنگ شیوجیه، دانشجوی دکترای سال ۲۰۱۵ در دانشکده مهندسی و فناوری دانشگاه چینهوا، نویسنده اول آن است. این تحقیق توسط پروژه تحقیقاتی علمی مستقل دانشگاه چینهوا پشتیبانی شده است.