Tsinghua Haber Ağı2ay25Japonya Haberleri(muhabir)Wen Xingyu25 Şubat'ta, Tsinghua Üniversitesi Mühendislik Fiziği Bölümü'nde görevli Profesör Tang Chuanxiang'ın araştırma grubu ve Berlin Helmholtz Malzeme ve Enerji Merkezi (HZB) ile Alman Federal Fizik ve Teknoloji Enstitüsü'nden (PTB) oluşan ortak bir ekip, Nature dergisinde bir makale yayınladı.Tabiat"Kararlı hal mikro demetleme mekanizmasının deneysel gösterimi" başlıklı bir araştırma makalesi yayınladı ve yeni bir parçacık hızlandırıcı ışık kaynağı türü olan "Kararlı hal mikro demetleme (SSMB)"nin ilk prensip doğrulama deneyini bildirdi.

SSMB prensibine dayanarak, yüksek güç, yüksek tekrarlama frekansı, dar bant genişliğine sahip tutarlı radyasyon elde edilebiliyor ve dalga boyu terahertz'den aşırı ultraviyole (EUV) bantlarına kadar uzanabiliyor; bu da foton bilimsel araştırmaları için geniş yeni fırsatlar sunması bekleniyor. "Nature" dergisinin hakemi bu araştırmayı övgüyle değerlendirerek, "yeni bir metodolojiyi ortaya koyduğunu" ve "parçacık hızlandırıcıları ve senkrotron radyasyonu alanlarında kesinlikle ilgi uyandıracağını" söyledi. "Nature"da yayınlanan ilgili bir inceleme makalesinde ise şu ifadeler yer aldı: "Bu deney, mevcut iki ana hızlandırıcı ışık kaynağı türünün -senkrotron radyasyon ışık kaynakları ve serbest elektron lazerleri- özelliklerini nasıl birleştirebileceğini gösteriyor. SSMB ışık kaynağının gelecekte EUV litografisi ve açısal çözünürlüklü fotoelektron spektroskopisi gibi alanlarda kullanılması bekleniyor." Makale yayınlandıktan hemen sonra, yerli ve yabancı akademik ve endüstriyel çevrelerden büyük ilgi gördü.

Şekil 1. SSMB prensibi doğrulama deneyinin şematik diyagramı (Resim kaynağı: "Nature")

Şekil 2. SSMB prensibinin doğrulanmasına ilişkin deneysel sonuçlar (Resim kaynağı: "Nature")

Deneyde, araştırma ekibi Berlin'deki MLS depolama halkasında elektron ışınını kontrol etmek için 1064 nanometre dalga boyuna sahip bir lazer kullandı; böylece elektron ışını tam bir daire (çevre 48 metre) çizerek ince bir mikro yapı, yani bir mikro-demet oluşturdu. Mikro-demetler, lazer dalga boyunda ve daha yüksek harmoniklerinde yüksek yoğunluklu, dar bant genişliğine sahip tutarlı ışık yayar. Deney, bu radyasyonu tespit ederek mikro-demet oluşumunu doğruladı. Mikro-demet oluşumu, elektronların optik fazlarının lazer dalga boyundan daha kısa bir hassasiyetle daire daire ilişkilendirilebileceğini, böylece elektronların lazer tarafından oluşturulan optik potansiyel kuyusunda kararlı bir şekilde bağlanabileceğini ve SSMB'nin çalışma mekanizmasını doğruladığını kanıtlamaktadır. Deneysel şema Şekil 1'de, bazı deneysel sonuçlar ise Şekil 2'de gösterilmiştir.

SSMB konsepti, 2010 yılında Stanford Üniversitesi profesörü ve Tsinghua Üniversitesi'nde seçkin misafir profesör olan Zhao Wu ve doktora öğrencisi Daniel Ratner tarafından önerilmiştir. Zhao Wu, SSMB'de araştırma ve uluslararası iş birliğini teşvik etmeye devam etmektedir. 2017 yılında Tang Chuanxiang ve Zhao Wu deneyi başlattılar. Tang Chuanxiang'ın araştırma grubu, deneyin teorik analizini ve fiziksel tasarımını tamamladı, test deneyi için lazer sistemini geliştirdi, iş birliği yapılan birimlerle deneyler gerçekleştirdi ve deneysel veri analizini ve makale yazımını tamamladı.

olması bekleniyorBen VLitografi ışık kaynağı yeni bir teknoloji yolu sunuyor.uluslararası toplumun dikkatini çekiyor

"SSMB ışık kaynağının potansiyel uygulamalarından biri, gelecekteki EUV litografi makineleri için ışık kaynağı olarak kullanılmasıdır. Bu, uluslararası toplumun Tsinghua Üniversitesi'nin SSMB araştırmalarına yakından ilgi göstermesinin önemli bir nedenidir." diye belirtti Tang Chuanxiang gazetecilere.

Çip üretim endüstri zincirinde, fotolitografi makineleri vazgeçilmez hassas ekipmanlardır ve entegre devre çip üretimindeki en karmaşık ve kritik işlem adımıdır. Litografi makinesinin pozlama çözünürlüğü doğrudan dalga boyuyla ilişkilidir. Yarım yüzyıldan fazla bir süredir, litografi makinesinin ışık kaynağının dalga boyu sürekli olarak küçülmektedir. Çip endüstrisi tarafından kabul edilen yeni nesil ana akım litografi teknolojisi, 13.5 nanometre dalga boyuna sahip EUV (aşırı ultraviyole ışık kaynağı) litografisidir. EUV litografi makinesinin çalışması, bir saç telinin çapının on binde biri kadar dalga boyuna sahip aşırı ultraviyole ışığı kullanarak wafer üzerine devreleri "oymaya" eşdeğerdir. Sonuç olarak, bir tırnak büyüklüğündeki bir çip, on milyarlarca transistör içerecektir. Bu ekipman ve teknoloji, insan teknolojisi gelişiminin en üst düzeyini göstermektedir. Hollandalı ASML şirketi, şu anda dünyadaki tek EUV litografi makinesi tedarikçisidir ve her bir EUV litografi makinesi 100 milyon ABD dolarından fazla bir fiyata satılmaktadır.

Yüksek güçlü EUV ışık kaynağı, EUV litografi makinesinin temelini oluşturur. ASML şu anda, plazma oluşturmak ve ardından 13.5 nanometre dalga boyuna ve yaklaşık 250 watt güce sahip bir EUV ışık kaynağı üretmek için sıvı kalay hedefini yüksek enerjili darbeli lazerle bombardımana tutmaktadır. Çip işlem düğümleri küçülmeye devam ettikçe, EUV ışık kaynağı gücü gereksinimlerinin kilovat seviyesine ulaşarak artmaya devam etmesi beklenmektedir.

"Kısacası, litografi makinesinin ihtiyaç duyduğu EUV ışığı kısa dalga boyuna ve yüksek güce sahip olmalıdır." dedi Tang Chuanxiang. Yüksek güçlü EUV ışık kaynaklarındaki atılımlar, EUV litografisinin daha fazla uygulanması ve geliştirilmesi için çok önemlidir. Tang Chuanxiang şunları söyledi: "SSMB tabanlı EUV ışık kaynaklarının yüksek ortalama güç elde etmesi ve daha kısa dalga boylarına doğru genişleme potansiyeline sahip olması bekleniyor; bu da yüksek güçlü EUV ışık kaynaklarında atılımlar için yeni bir çözüm sunuyor."

EUV litografi makinelerinin bağımsız araştırma ve geliştirme çalışmaları hala uzun bir yol kat etmesi gereken bir alandır. SSMB tabanlı EUV ışık kaynaklarının, litografi makinelerinin bağımsız araştırma ve geliştirme çalışmalarındaki temel "tıkanma" sorununu çözmesi beklenmektedir. Bu, SSMB EUV ışık kaynakları üzerinde sürekli teknolojik araştırma yapılmasını ve gerçek başarıya ulaşmak için yukarı ve aşağı yönlü endüstri zincirlerinin iş birliğini gerektirmektedir.

Önemli sorunları ele almanın tam zamanı.Uluslararası işbirliği modelini gösterin.

Tsinghua SSMB ekibi, Nisan 2017'de SSMB prensibi doğrulama deneyinin teorik analizine ve sayısal simülasyonuna başladı. Aynı yılın 21 Temmuz'unda Tang Chuanxiang ve Zhao Wu, Tsinghua'da ilk SSMB işbirliği toplantısını düzenledi ve uluslararası bir SSMB araştırma grubunun kurulmasında öncülük etti. Çin, Almanya, Amerika Birleşik Devletleri ve diğer ülkelerden bilimsel araştırmacılarla güçlerini birleştirerek SSMB prensibi doğrulama deneyleri de dahil olmak üzere çeşitli çalışmaları teşvik etmeye başladılar. Dört yıllık araştırmanın ardından, SSMB araştırma ekibi, dünyada öncü sonuçlar elde ederek bir dizi önemli ilerleme kaydetti.

"SSMB, elektronları odaklamak için lazerler kullanır. Senkrotron radyasyon kaynaklarında yaygın olarak kullanılan mikrodalgalarla karşılaştırıldığında, odaklama sisteminin dalga boyu 5 ila 6 mertebe kısaltılmıştır. Bu nedenle, SSMB prensibini doğrulamak için, elektronların boylamsal konumunun (fazının) bir daireden diğerine değişiminde çok yüksek kontrol hassasiyetine sahip bir hızlandırıcı gereklidir ve Almanya'daki PTB'nin M LS depolama halkası bu açıdan SSMB'nin deneysel ihtiyaçlarına en yakın olanıdır. Öğretim üyeleri arasındaki ön temas ve iletişimden sonra, Almanya'daki iki kurum, HZB ve PTB, araştırma ekibine aktif olarak katıldı ve bizimle işbirliği içinde araştırma yaptı," dedi Almanya'daki deneyin tamamına katılan Tsinghua Üniversitesi Mühendislik ve Fizik Bölümü'nden 2015 doktora öğrencisi Deng Xiujie.

2017'den beri Tsinghua ekibi, hazırlıktan işletmeye kadar deneyin tüm aşamalarına katılmak için sekiz kez Berlin'e seyahat etti. Uzun ve yoğun bir çalışmanın ardından deney, 31 Ağustos 2019'da başarıyla tamamlandı. Deng Xiujie şunları söyledi: "SSMB birçok fiziksel etki içeriyor ve deneyler zor. Ekip birçok başarısız denemeden geçti ve deney sırasında fiziksel sorunlar ve gerçek hızlandırıcı operasyonları hakkındaki anlayışlarını derinleştirmeye devam etti, sonunda sorunları tek tek çözdüler. Yerinde deney yapmanın mümkün olmadığı durumlarda bile çalışmayı bırakmadık ve daha önce toplanan deneysel veriler üzerinde teorik analizler yaptık, düzenli çalışma toplantıları düzenledik ve e-posta veya çevrimiçi tartışmalar yürüttük. Ayrıca, SSMB deney ekibi uluslararası bir iş birliği ekibidir. İlk karşılaşmadan kademeli aşinalık ve anlayışa, kademeli iyileşmeye kadar tüm ekip, gerçekten '1+1>>2'yi başardığımız konusunda hemfikir ve herkes gelecekteki iş birliğine tam güven duyuyor."

"Boyun tutulması" sorununu çözün.Tsinghua Üniversitesi bu ağır sorumluluğu cesurca üstleniyor.

“Ülkemin üniversiteleri cesurca ağır sorumlulukları üstlenmeli ve üniversitelerdeki temel araştırmaların ve bilimsel ve teknolojik yeniliklerin potansiyelini ortaya çıkarmalıdır.” 22 Eylül 2020'de Genel Sekreter Xi Jinping, eğitim, kültür, sağlık ve spor alanlarındaki uzman temsilcilerinin katıldığı bir sempozyumda, üniversitelerin yeniliği güçlendirmesi ve kilit temel teknolojilerde atılım yapması konusunda büyük umutlar besledi.

Tsinghua Üniversitesi, "gökyüzünü kucaklamak, yere basmak ve insan yetiştirmek" şeklindeki Tsinghua bilimsel araştırma geleneğini miras alıp ileriye taşıyor ve ülkenin bilim ve teknoloji alanındaki kendi kendine yeterliliğine hizmet etme sorumluluğunu, misyonunu ve aciliyetini artırıyor. Bilimsel araştırma sistemleri ve mekanizmalarının reformunu derinleştiriyor ve bilimsel araştırma organizasyon modellerinde yenilikler yapıyor. Temel araştırmaları "sıfırdan bire" güçlendiriyor ve özellikle "tıkanmış" sorunlar olmak üzere kilit çekirdek teknolojiler üzerindeki araştırmaları hızlandırıyor.

Dünya bilim ve teknolojisinin ön saflarında yer almayı ve doğru ilacı reçete etmeyi hedefleyin. Bu kez, Tsinghua Üniversitesi Mühendislik Fiziği Bölümü'nden Tang Chuanxiang'ın araştırma grubu ve uluslararası iş birliği ekibi, kilit alanlardaki sorunları çözmesi beklenen ve "tıkanmış boyun" sorununu gidermesi gereken önemli bir alan olan "Kararlı Durum Mikro-kümelenmesi" (SSMB) konusunda büyük çaba sarf etti. İleriye dönük ve stratejik alanlarda temel teknoloji araştırma ve inovasyonunun yoğunluğunu artırmaya, bağımsız inovasyon yeteneklerini geliştirmeye ve ulusal inovasyon odaklı kalkınma stratejisine hizmet etmeye devam ediyorlar.

Şu anda Tsinghua Üniversitesi, ulusal düzeyde SSMB EUV ışık kaynağı projesinin kurulmasını aktif olarak desteklemekte ve teşvik etmektedir. Tsinghua SSMB araştırma grubu, "Kararlı Durum Mikro-kümeleme Aşırı Ultraviyole Işık Kaynağı Araştırma Cihazı" için Ulusal Kalkınma ve Reform Komisyonu'na proje önerisi sunmuş ve "14. Beş Yıllık Plan"da önemli bir ulusal bilim ve teknoloji altyapısı olarak başvuruda bulunmuştur.

Tsinghua Üniversitesi Mühendislik ve İnşaat Mühendisliği Bölümü'nden Profesör Tang Chuanxiang ve HZB'den Dr. Jörg Feikes bu makalenin sorumlu yazarlarıdır ve Tsinghua Üniversitesi Mühendislik ve İnşaat Mühendisliği Bölümü'nde 2015 yılında doktora öğrencisi olan Deng Xiujie ise ilk yazardır. Bu araştırma, Tsinghua Üniversitesi'nin bağımsız bilimsel araştırma projesi tarafından desteklenmiştir.