त्सिंगहुआ न्यूज़ नेटवर्क2चंद्रमा25जापान समाचार(रिपोर्टर)वेन जिंग्यु25 फरवरी को, सिंघुआ विश्वविद्यालय के इंजीनियरिंग भौतिकी विभाग के प्रोफेसर तांग चुआनशियांग के शोध समूह और हेल्महोल्ट्ज़ सेंटर फॉर मैटेरियल्स एंड एनर्जी बर्लिन (एचजेडबी) और जर्मन फेडरल इंस्टीट्यूट फॉर फिजिक्स एंड टेक्नोलॉजी (पीटीबी) की एक सहयोगी टीम ने नेचर पत्रिका में एक शोध पत्र प्रकाशित किया।प्रकृति) ने "स्थिर-अवस्था माइक्रोबंचिंग की क्रियाविधि का प्रायोगिक प्रदर्शन" शीर्षक से एक शोध पत्र प्रकाशित किया, जिसमें एक नए प्रकार के कण त्वरक प्रकाश स्रोत "स्थिर-अवस्था माइक्रोबंचिंग (एसएसएमबी)" के प्रथम सिद्धांत सत्यापन प्रयोग की रिपोर्ट दी गई है।

SSMB सिद्धांत पर आधारित, उच्च शक्ति, उच्च पुनरावृति आवृत्ति और संकीर्ण बैंडविड्थ वाला सुसंगत विकिरण प्राप्त किया जा सकता है, जिसकी तरंगदैर्ध्य टेराहर्ट्ज़ से लेकर चरम पराबैंगनी (EUV) बैंड तक फैली हुई है। इससे फोटॉन वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए व्यापक नए अवसर मिलने की उम्मीद है। "नेचर" पत्रिका के समीक्षक ने इस शोध की अत्यधिक प्रशंसा करते हुए कहा कि यह "एक नई कार्यप्रणाली का प्रदर्शन करता है" और "कण त्वरक और सिंक्रोट्रॉन विकिरण के क्षेत्रों में निश्चित रूप से रुचि जगाएगा।" "नेचर" में एक संबंधित समीक्षा लेख में लिखा गया: "यह प्रयोग दर्शाता है कि मौजूदा त्वरक प्रकाश स्रोतों के दो मुख्य प्रकारों - सिंक्रोट्रॉन विकिरण प्रकाश स्रोतों और मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर - की विशेषताओं को कैसे संयोजित किया जाए। SSMB प्रकाश स्रोत का उपयोग भविष्य में EUV लिथोग्राफी और कोण-समाधानित फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसे क्षेत्रों में होने की उम्मीद है।" शोध पत्र प्रकाशित होते ही इसने देश-विदेश के शैक्षणिक और औद्योगिक जगत का ध्यान आकर्षित किया।

चित्र 1. एसएसएमबी सिद्धांत सत्यापन प्रयोग का योजनाबद्ध आरेख (चित्र स्रोत: "नेचर")

चित्र 2. एसएसएमबी सिद्धांत के सत्यापन के प्रायोगिक परिणाम (चित्र स्रोत: "नेचर")

इस प्रयोग में, शोध दल ने बर्लिन स्थित स्टोरेज रिंग एमएलएस में इलेक्ट्रॉन बीम को नियंत्रित करने के लिए 1064 नैनोमीटर तरंगदैर्ध्य वाले लेजर का उपयोग किया, जिससे इलेक्ट्रॉन बीम ने एक पूर्ण वृत्त (परिधि 48 मीटर) बनाकर एक सूक्ष्म संरचना, यानी एक माइक्रो-बंच का निर्माण किया। माइक्रो-बंचिंग लेजर तरंगदैर्ध्य और उसके उच्चतर हार्मोनिक्स पर उच्च-तीव्रता वाला संकीर्ण-बैंडविड्थ सुसंगत प्रकाश उत्सर्जित करता है। इस विकिरण का पता लगाकर प्रयोग ने माइक्रो-बंचिंग के निर्माण को सत्यापित किया। माइक्रो-बंचिंग का निर्माण यह सिद्ध करता है कि इलेक्ट्रॉनों के प्रकाशीय चरणों को लेजर तरंगदैर्ध्य से कम परिशुद्धता के साथ वृत्त दर वृत्त सहसंबंधित किया जा सकता है, जिससे इलेक्ट्रॉन लेजर द्वारा निर्मित प्रकाशीय विभव कुएं में स्थिर रूप से बंधित हो सकते हैं, जो एसएसएमबी की कार्यप्रणाली को सत्यापित करता है। प्रयोग का आरेख चित्र 1 में दिखाया गया है, और कुछ प्रायोगिक परिणाम चित्र 2 में दर्शाए गए हैं।

एसएसएमबी की अवधारणा 2010 में स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के प्रोफेसर और सिंघुआ विश्वविद्यालय के विशिष्ट अतिथि प्रोफेसर झाओ वू और उनके डॉक्टरेट छात्र डैनियल रैटनर द्वारा प्रस्तावित की गई थी। झाओ वू एसएसएमबी में अनुसंधान और अंतर्राष्ट्रीय सहयोग को बढ़ावा देना जारी रखे हुए हैं। 2017 में, तांग चुआनशियांग और झाओ वू ने प्रयोग की शुरुआत की। तांग चुआनशियांग के शोध समूह ने प्रयोग के सैद्धांतिक विश्लेषण और भौतिक डिजाइन को पूरा करने का नेतृत्व किया, परीक्षण प्रयोग के लिए लेजर प्रणाली विकसित की, सहयोगी इकाइयों के साथ प्रयोग किए और प्रायोगिक डेटा विश्लेषण और लेख लेखन का कार्य पूरा किया।

होने की उम्मीद हैEUVलिथोग्राफी प्रकाश स्रोत नई प्रौद्योगिकी का मार्ग प्रदान करता हैअंतर्राष्ट्रीय समुदाय का ध्यान आकर्षित करना

"एसएसएमबी प्रकाश स्रोत के संभावित अनुप्रयोगों में से एक भविष्य की ईयूवी लिथोग्राफी मशीनों के लिए प्रकाश स्रोत के रूप में है। यही एक महत्वपूर्ण कारण है कि अंतर्राष्ट्रीय समुदाय सिंघुआ विश्वविद्यालय के एसएसएमबी अनुसंधान पर विशेष ध्यान दे रहा है।" तांग चुआनशियांग ने पत्रकारों को बताया।

चिप निर्माण उद्योग श्रृंखला में, फोटोलिथोग्राफी मशीनें अपरिहार्य सटीक उपकरण हैं और एकीकृत सर्किट चिप निर्माण में सबसे जटिल और महत्वपूर्ण प्रक्रिया चरण हैं। लिथोग्राफी मशीन का एक्सपोज़र रिज़ॉल्यूशन सीधे तरंगदैर्ध्य से संबंधित है। आधी सदी से भी अधिक समय से, लिथोग्राफी मशीन के प्रकाश स्रोत का तरंगदैर्ध्य लगातार कम होता जा रहा है। चिप उद्योग द्वारा मान्यता प्राप्त मुख्यधारा की लिथोग्राफी तकनीक की नई पीढ़ी 13.5 नैनोमीटर तरंगदैर्ध्य वाली EUV (अत्यधिक पराबैंगनी प्रकाश स्रोत) लिथोग्राफी है। EUV लिथोग्राफी मशीन का कार्य वेफर पर सर्किट "उकेरने" के लिए बाल के व्यास के दस हजारवें हिस्से के बराबर तरंगदैर्ध्य वाले अत्यधिक पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग करने के बराबर है। अंततः, नाखून के आकार की एक चिप में अरबों ट्रांजिस्टर समाहित होंगे। यह उपकरण और तकनीक मानव प्रौद्योगिकी विकास के उच्चतम स्तर को प्रदर्शित करती है। डच कंपनी ASML वर्तमान में विश्व में EUV लिथोग्राफी मशीनों की एकमात्र आपूर्तिकर्ता है, जिसकी प्रत्येक EUV लिथोग्राफी मशीन 100 मिलियन अमेरिकी डॉलर से अधिक में बिकती है।

उच्च-शक्ति वाला EUV प्रकाश स्रोत EUV लिथोग्राफी मशीन का मूल आधार है। ASML वर्तमान में एक उच्च-ऊर्जा पल्स लेजर का उपयोग करके तरल टिन लक्ष्य पर प्लाज्मा उत्पन्न करता है और फिर 13.5 नैनोमीटर तरंगदैर्ध्य और लगभग 250 वाट शक्ति वाला EUV प्रकाश स्रोत उत्पन्न करता है। चिप प्रक्रिया नोड्स के आकार में निरंतर कमी के साथ, EUV प्रकाश स्रोत की शक्ति की आवश्यकता भी लगातार बढ़ने की उम्मीद है, जो किलोवाट स्तर तक पहुंच सकती है।

"संक्षेप में, लिथोग्राफी मशीन के लिए आवश्यक ईयूवी प्रकाश की तरंगदैर्ध्य कम और शक्ति अधिक होनी चाहिए," तांग चुआनशियांग ने कहा। उच्च-शक्ति वाले ईयूवी प्रकाश स्रोतों में प्रगति ईयूवी लिथोग्राफी के आगे के अनुप्रयोग और विकास के लिए महत्वपूर्ण है। तांग चुआनशियांग ने आगे कहा, "एसएसएमबी पर आधारित ईयूवी प्रकाश स्रोतों से उच्च औसत शक्ति प्राप्त होने की उम्मीद है और इनमें कम तरंगदैर्ध्य तक विस्तार करने की क्षमता है, जो उच्च-शक्ति वाले ईयूवी प्रकाश स्रोतों में प्रगति के लिए एक नया समाधान प्रदान करती है।"

ईयूवी लिथोग्राफी मशीनों के स्वतंत्र अनुसंधान और विकास में अभी काफी प्रगति की आवश्यकता है। एसएसएमबी आधारित ईयूवी प्रकाश स्रोतों से लिथोग्राफी मशीनों के स्वतंत्र अनुसंधान और विकास में मौजूद मूलभूत समस्या का समाधान होने की उम्मीद है। इसके लिए एसएसएमबी ईयूवी प्रकाश स्रोतों पर निरंतर तकनीकी अनुसंधान और उद्योग की अग्रिम और अंतिम दोनों श्रेणियों के सहयोग की आवश्यकता है ताकि वास्तविक सफलता प्राप्त की जा सके।

प्रमुख समस्याओं से निपटने का यह सही समय है।अंतर्राष्ट्रीय सहयोग के प्रतिरूप को प्रदर्शित करें

त्सिंगहुआ एसएसएमबी टीम ने अप्रैल 2017 में एसएसएमबी सिद्धांत सत्यापन प्रयोग का सैद्धांतिक विश्लेषण और संख्यात्मक अनुकरण शुरू किया। उसी वर्ष 21 जुलाई को, तांग चुआनशियांग और झाओ वू ने त्सिंगहुआ में पहली एसएसएमबी सहयोग बैठक का आयोजन किया और एक अंतरराष्ट्रीय एसएसएमबी अनुसंधान समूह की स्थापना में अग्रणी भूमिका निभाई। उन्होंने चीन, जर्मनी, संयुक्त राज्य अमेरिका और अन्य देशों के वैज्ञानिकों के साथ मिलकर एसएसएमबी सिद्धांत सत्यापन प्रयोगों सहित विभिन्न अध्ययनों को बढ़ावा देना शुरू किया। चार वर्षों के अनुसंधान के बाद, एसएसएमबी अनुसंधान टीम ने कई महत्वपूर्ण प्रगति की है, जिसके परिणाम विश्व स्तर पर अग्रणी हैं।

"एसएसएमबी इलेक्ट्रॉनों को केंद्रित करने के लिए लेजर का उपयोग करता है। सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्रोतों में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले माइक्रोवेव की तुलना में, फोकसिंग सिस्टम की तरंगदैर्ध्य 5 से 6 गुना कम हो जाती है। इसलिए, एसएसएमबी के सिद्धांत को सत्यापित करने के लिए, इलेक्ट्रॉनों की अनुदैर्ध्य स्थिति (चरण) में एक वृत्त से दूसरे वृत्त में परिवर्तन के लिए एक त्वरक में बहुत उच्च नियंत्रण सटीकता की आवश्यकता होती है, और जर्मनी में पीटीबी का एम एलएस स्टोरेज रिंग इस पहलू में एसएसएमबी की प्रायोगिक आवश्यकताओं के सबसे करीब है। शिक्षकों के बीच प्रारंभिक संपर्क और संचार के बाद, जर्मनी के दो संस्थानों, एचजेडबी और पीटीबी, ने सक्रिय रूप से अनुसंधान दल में शामिल होकर हमारे साथ सहयोगात्मक अनुसंधान किया," डेंग शिउजी ने कहा, जो त्सिंगहुआ विश्वविद्यालय के इंजीनियरिंग और भौतिकी विभाग में 2015 के डॉक्टरेट छात्र हैं और जिन्होंने जर्मनी में पूरे प्रयोग में भाग लिया था।

2017 से, त्सिंगहुआ टीम के सदस्य प्रयोग की तैयारी से लेकर संचालन तक, इसके सभी पहलुओं में भाग लेने के लिए आठ बार बर्लिन की यात्रा कर चुके हैं। लंबे परिश्रम के बाद, यह प्रयोग 31 अगस्त, 2019 को सफल रहा। डेंग शिउजी ने कहा: "एसएसएमबी में कई भौतिक प्रभाव शामिल हैं और प्रयोग कठिन हैं। टीम ने कई असफल प्रयास किए और प्रयोग के दौरान भौतिक समस्याओं और वास्तविक त्वरक संचालन की अपनी समझ को गहरा करते रहे, जब तक कि उन्होंने अंततः एक-एक करके समस्याओं का समाधान नहीं कर लिया। जब मौके पर प्रयोग करना असंभव था, तब भी हमने काम नहीं रोका और पहले से एकत्र किए गए प्रायोगिक डेटा पर सैद्धांतिक विश्लेषण किया, नियमित कार्य बैठकें आयोजित कीं और ईमेल या ऑनलाइन चर्चाएँ कीं।" इसके अलावा, एसएसएमबी प्रायोगिक टीम एक अंतरराष्ट्रीय सहयोग टीम है। शुरुआती प्रयासों से लेकर धीरे-धीरे परिचित होने और समझने से लेकर धीरे-धीरे सुधार तक, पूरी टीम इस बात पर सहमत है कि हमने वास्तव में '1+1>>2' हासिल कर लिया है, और भविष्य में आगे सहयोग के लिए सभी को पूरा भरोसा है।

गर्दन फंसने की समस्या का समाधान करेंत्सिंगहुआ विश्वविद्यालय इस भारी जिम्मेदारी को बहादुरी से निभा रहा है।

“मेरे देश के विश्वविद्यालयों को साहसपूर्वक भारी जिम्मेदारियों को निभाना होगा और विश्वविद्यालयों में मौलिक अनुसंधान और वैज्ञानिक एवं तकनीकी नवाचार की क्षमता को उजागर करना होगा।” 22 सितंबर, 2020 को, महासचिव शी जिनपिंग ने शिक्षा, संस्कृति, स्वास्थ्य और खेल के क्षेत्र में विशेषज्ञ प्रतिनिधियों के एक सम्मेलन में विश्वविद्यालयों से नवाचार को मजबूत करने और प्रमुख मुख्य प्रौद्योगिकियों में सफलता प्राप्त करने की उच्च आशा व्यक्त की।

सिंघुआ विश्वविद्यालय "आसमान को थामे, ज़मीन पर खड़े होकर, और जन-शिक्षा प्रदान करते हुए" सिंघुआ की वैज्ञानिक अनुसंधान परंपरा को आगे बढ़ाता है और विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी में देश की आत्मनिर्भरता के प्रति उत्तरदायित्व, मिशन और तत्परता की भावना को मजबूत करता है। वैज्ञानिक अनुसंधान प्रणालियों और तंत्रों में सुधार को गहरा करते हुए, वैज्ञानिक अनुसंधान संगठनात्मक मॉडलों में नवाचार करता है। मूलभूत अनुसंधान को "शून्य से प्रथम" तक मजबूत करता है और प्रमुख मुख्य प्रौद्योगिकियों, विशेष रूप से "अस्थिर" समस्याओं पर अनुसंधान में तेजी लाता है।

विश्व विज्ञान और प्रौद्योगिकी में अग्रणी बनने और सही समाधान खोजने का लक्ष्य रखें। इस बार, सिंघुआ विश्वविद्यालय के इंजीनियरिंग भौतिकी विभाग में तांग चुआनशियांग के शोध समूह और अंतर्राष्ट्रीय सहयोग दल ने "स्थिर अवस्था सूक्ष्म-गुच्छन" (एसएसएमबी) के क्षेत्र में अथक प्रयास किए हैं, जो कई महत्वपूर्ण क्षेत्रों में समस्याओं के समाधान की उम्मीद जगाता है और "अटके हुए" मुद्दों को हल करने की आवश्यकता है। वे भविष्योन्मुखी और रणनीतिक क्षेत्रों में प्रमुख कोर प्रौद्योगिकी अनुसंधान और नवाचार की तीव्रता को निरंतर बढ़ा रहे हैं, स्वतंत्र नवाचार क्षमताओं को बढ़ाने का प्रयास कर रहे हैं और राष्ट्रीय नवाचार-संचालित विकास रणनीति में योगदान दे रहे हैं।

वर्तमान में, सिंघुआ विश्वविद्यालय राष्ट्रीय स्तर पर एसएसएमबी ईयूवी प्रकाश स्रोत परियोजना की स्थापना का सक्रिय रूप से समर्थन और प्रोत्साहन कर रहा है। सिंघुआ एसएसएमबी अनुसंधान समूह ने राष्ट्रीय विकास एवं सुधार आयोग को "स्थिर अवस्था सूक्ष्म-गुच्छन चरम पराबैंगनी प्रकाश स्रोत अनुसंधान उपकरण" के लिए एक परियोजना प्रस्ताव प्रस्तुत किया है और "14वीं पंचवर्षीय योजना" में एक प्रमुख राष्ट्रीय विज्ञान और प्रौद्योगिकी अवसंरचना के लिए आवेदन किया है।

सिंघुआ विश्वविद्यालय के इंजीनियरिंग एवं इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर तांग चुआनशियांग और एचजेडबी के डॉ. जोर्ग फीकेस इस लेख के संबंधित लेखक हैं, और सिंघुआ विश्वविद्यालय के इंजीनियरिंग एवं इंजीनियरिंग विभाग में 2015 बैच के डॉक्टरेट छात्र डेंग शिउजी प्रथम लेखक हैं। इस शोध को सिंघुआ विश्वविद्यालय की स्वतंत्र वैज्ञानिक अनुसंधान परियोजना द्वारा समर्थित किया गया था।