示範用兩種不同金屬(鉑金和黃金)打印圖案。左邊:太極標誌;右邊:熊貓圖案。中大提供
示範用兩種不同金屬(鉑金和黃金)打印圖案。左邊:太極標誌;右邊:熊貓圖案。中大提供

中大成功研發出一種「萬能墨水」,配合單步激光直接寫入技術,製作高性能晶片,大大減低生產成本及簡化高性能晶片的生產過程,中大亦已為此項技術申請專利。

中大物理系助理教授楊森率領的研究團隊指出,近年廣泛應用的光刻技術,是目前生產高性能晶片的最先進方法。這項技術十分複雜,涉及多個繁瑣製備過程,包括旋塗光膠、定位、光刻、顯影、蒸鍍、電鍍、剝離等,並需要使用光刻儀、蒸鍍儀等一系列高昂的儀器,大大增加生產成本及難度。另一方面,基於納米金屬顆粒沉積的激光直接寫入技術,則受制於電學、力學及解析度,精確度有限。

研究團隊經過一番篩選及嘗試,發現中國傳統書法和水墨畫,以及鋼筆中所用的碳素墨水,當中的碳納米顆粒具有很好的光還原性和微小的尺寸,是「萬能墨水」理想的半導體納米顆粒。由碳素墨水製成的「萬能墨水」成本低廉,並且可回收再用,減低對環境的污染。

楊森表示,這項新技術有兩大優勢,不但可以用多種材料製作複雜的圖案,增加晶片的應用範圍,更可配合光學測量儀器,以監控金屬結構在沉積過程的精確度和質量,促進未來的晶片工業發展。楊又冀「萬能墨水可以應用在更多領域的工業上,其團隊將繼續探討及發展此項技術。」

研究團隊成員:(左起) 楊森、洪兆輝、陳一帆及盧穎琪。訪問學者Kim Kafenda、前中大研究助理教授夏慷蔚。中大提供
研究團隊成員:(左起) 楊森、洪兆輝、陳一帆及盧穎琪。訪問學者Kim Kafenda、前中大研究助理教授夏慷蔚。中大提供

研究團隊發現,傳統書法及水墨畫使用的碳素墨水中的碳納米顆粒,是「萬能墨水」最理想的原材料。中大提供
研究團隊發現,傳統書法及水墨畫使用的碳素墨水中的碳納米顆粒,是「萬能墨水」最理想的原材料。中大提供

上:3D打印的金屬地形圖。(灰色比例尺代表100微米。)
下:柔性材料及電路修復槪念圖。中大提供
上:3D打印的金屬地形圖。(灰色比例尺代表100微米。) 下:柔性材料及電路修復槪念圖。中大提供