අතිශය වේගවත් ලේසර් ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ නිෂ්පාදන-කාර්මික යෙදුම්

අති වේගවත් ලේසර් දශක ගණනාවක් තිස්සේ පැවතුනද, පසුගිය දශක දෙක තුළ කාර්මික යෙදුම් වේගයෙන් වර්ධනය වී ඇත. 2019 දී, අති වේගවත් වෙළඳපල වටිනාකමලේසර් ද්‍රව්‍යසැකසුම් ක්ෂේත්‍රය ආසන්න වශයෙන් ඇමරිකානු ඩොලර් මිලියන 460 ක් වූ අතර, සංයුක්ත වාර්ෂික වර්ධන වේගය 13% කි. කාර්මික ද්‍රව්‍ය සැකසීම සඳහා අතිශය වේගවත් ලේසර් සාර්ථකව භාවිතා කර ඇති යෙදුම් ක්ෂේත්‍ර අතර අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ ෆොටෝමාස්ක් නිෂ්පාදනය සහ අලුත්වැඩියාව මෙන්ම ජංගම දුරකථන සහ ටැබ්ලට් වැනි පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවල සිලිකන් ඩයිසිං, වීදුරු කැපීම/ලිවීම සහ (ඉන්ඩියම් ටින් ඔක්සයිඩ්) ITO පටල ඉවත් කිරීම, මෝටර් රථ කර්මාන්තය සඳහා පිස්ටන් වයනය, කිරීටක ස්ටෙන්ට් නිෂ්පාදනය සහ වෛද්‍ය කර්මාන්තය සඳහා ක්ෂුද්‍ර තරල උපාංග නිෂ්පාදනය ඇතුළත් වේ.

01 අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ ෆොටෝමාස්ක් නිෂ්පාදනය සහ අලුත්වැඩියාව

ද්‍රව්‍ය සැකසීමේ මුල්ම කාර්මික යෙදීම් වලින් එකක අතිශය වේගවත් ලේසර් භාවිතා කරන ලදී. 1990 ගණන්වල ෆොටෝමාස්ක් නිෂ්පාදනයේදී ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් ඇබ්ලේෂන් යෙදීම IBM වාර්තා කළේය. ලෝහ ඉසින සහ වීදුරු හානි ඇති කළ හැකි නැනෝ තත්පර ලේසර් ඇබ්ලේෂන් සමඟ සසඳන විට, ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් ආවරණ ලෝහ ඉසින, වීදුරු හානි ආදිය නොපෙන්වයි. වාසි. ඒකාබද්ධ පරිපථ (IC) නිෂ්පාදනය කිරීමට මෙම ක්‍රමය භාවිතා කරයි. IC චිපයක් නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා වෙස් මුහුණු 30 ක් දක්වා අවශ්‍ය විය හැකි අතර එහි පිරිවැය ඩොලර් 100,000 ට වඩා වැඩි විය හැකිය. ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් සැකසුම් 150nm ට අඩු රේඛා සහ ලක්ෂ්‍ය සැකසිය හැක.

රූපය 1. ෆොටෝමාස්ක් නිෂ්පාදනය සහ අලුත්වැඩියාව

රූපය 2. අන්ත පාරජම්බුල ලිතෝග්‍රැෆි සඳහා විවිධ ආවරණ රටා ප්‍රශස්තිකරණය කිරීමේ ප්‍රතිඵල

02 අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ සිලිකන් කැපීම

සිලිකන් වේෆර් ඩයිසිං යනු අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ සම්මත නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියක් වන අතර එය සාමාන්‍යයෙන් යාන්ත්‍රික ඩයිසිං භාවිතයෙන් සිදු කෙරේ. මෙම කැපුම් රෝද බොහෝ විට ක්ෂුද්‍ර ඉරිතැලීම් වර්ධනය වන අතර තුනී (උදා: 150 μm < ඝණකම) වේෆර් කැපීම දුෂ්කර ය. සිලිකන් වේෆර් ලේසර් කැපීම අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ වසර ගණනාවක් තිස්සේ භාවිතා කර ඇත, විශේෂයෙන් තුනී වේෆර් (100-200μm) සඳහා, සහ බහු පියවර වලින් සිදු කෙරේ: ලේසර් කට්ට, පසුව යාන්ත්‍රික වෙන් කිරීම හෝ රහසිගත කැපීම (එනම් සිලිකන් ස්ක්‍රයිබිං ඇතුළත අධෝරක්ත ලේසර් කදම්භය) පසුව යාන්ත්‍රික පටි වෙන් කිරීම. නැනෝ තත්පර ස්පන්දන ලේසර් පැයකට වේෆර් 15 ක් සැකසිය හැකි අතර, පිකෝ තත්පර ලේසර් පැයකට වේෆර් 23 ක් සැකසිය හැකි අතර, උසස් තත්ත්වයෙන්.

03 පරිභෝජන ඉලෙක්ට්‍රොනික කර්මාන්තයේ වීදුරු කැපීම/ලිවීම

ජංගම දුරකථන සහ ලැප්ටොප් පරිගණක සඳහා ස්පර්ශ තිර සහ ආරක්ෂිත වීදුරු තුනී වෙමින් පවතින අතර සමහර ජ්‍යාමිතික හැඩතල වක්‍ර වී ඇත. මෙය සාම්ප්‍රදායික යාන්ත්‍රික කැපීම වඩාත් අපහසු කරයි. සාමාන්‍ය ලේසර් සාමාන්‍යයෙන් දුර්වල කැපුම් ගුණාත්මක භාවයක් නිපදවයි, විශේෂයෙන් මෙම වීදුරු සංදර්ශක ස්ථර 3-4 ක් ගොඩගැසී ඇති විට සහ ඉහළම 700 μm ඝන ආරක්ෂිත වීදුරුව තෙම්පරාදු කර ඇති විට, එය දේශීයකරණය වූ ආතතිය සමඟ කැඩී යා හැක. අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් මඟින් මෙම වීදුරු වඩා හොඳ දාර ශක්තියකින් කපා ගත හැකි බව පෙන්වා දී ඇත. විශාල පැතලි පැනල් කැපීම සඳහා, ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් වීදුරු පත්‍රයේ පිටුපස මතුපිටට නාභිගත කළ හැකි අතර, ඉදිරිපස මතුපිටට හානි නොකර වීදුරුවේ ඇතුළත සීරීමට ලක් කරයි. ඉන්පසු ලකුණු කරන ලද රටාව දිගේ යාන්ත්‍රික හෝ තාප ක්‍රම භාවිතයෙන් වීදුරුව කැඩී යා හැක.

රූපය 3. පිකෝසෙකන්ඩ් අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් වීදුරු විශේෂ හැඩැති කැපීම

04 මෝටර් රථ කර්මාන්තයේ පිස්ටන් වයනය

සැහැල්ලු මෝටර් රථ එන්ජින් ඇලුමිනියම් මිශ්‍ර ලෝහ වලින් සාදා ඇති අතර ඒවා වාත්තු යකඩ තරම් ඇඳීමට ඔරොත්තු නොදේ. අධ්‍යයනවලින් සොයාගෙන ඇත්තේ සුන්බුන් සහ තෙල් ඵලදායී ලෙස ගබඩා කළ හැකි බැවින්, මෝටර් රථ පිස්ටන් වයනය ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් සැකසීමෙන් ඝර්ෂණය 25% දක්වා අඩු කළ හැකි බවයි.

රූපය 4. එන්ජින් ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා මෝටර් රථ එන්ජින් පිස්ටන් වල ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් සැකසීම

05 වෛද්‍ය කර්මාන්තයේ කිරීටක ස්ටෙන්ට් නිෂ්පාදනය

සෑම වසරකම මිලියන ගණනක් ජීවිත බේරා ගනිමින්, රුධිර කැටි ගැසුණු භාජන වලට රුධිරය ගලා යාම සඳහා නාලිකාවක් විවෘත කිරීම සඳහා ශරීරයේ කිරීටක ධමනි තුළට මිලියන ගණනක් කිරීටක ස්ටෙන්ට් බද්ධ කරනු ලැබේ. කිරීටක ස්ටෙන්ට් සාමාන්‍යයෙන් ලෝහයෙන් (උදා: මල නොබැඳෙන වානේ, නිකල්-ටයිටේනියම් හැඩැති මතක මිශ්‍ර ලෝහය හෝ මෑතකදී කොබෝල්ට්-ක්‍රෝමියම් මිශ්‍ර ලෝහය) කම්බි දැලකින් සාදා ඇති අතර එහි ස්ට්‍රට් පළල ආසන්න වශයෙන් 100 μm වේ. දිගු ස්පන්දන ලේසර් කැපීම හා සසඳන විට, වරහන් කැපීම සඳහා අතිශය වේගවත් ලේසර් භාවිතා කිරීමේ වාසි වන්නේ ඉහළ කැපුම් ගුණාත්මකභාවය, වඩා හොඳ මතුපිට නිමාව සහ අඩු සුන්බුන් වන අතර එමඟින් පසු සැකසුම් පිරිවැය අඩු වේ.

06 වෛද්‍ය කර්මාන්තය සඳහා ක්ෂුද්‍ර තරල උපාංග නිෂ්පාදනය

රෝග පරීක්ෂාව සහ රෝග විනිශ්චය සඳහා වෛද්‍ය කර්මාන්තයේ ක්ෂුද්‍ර තරල උපාංග බහුලව භාවිතා වේ. මේවා සාමාන්‍යයෙන් නිෂ්පාදනය කරනු ලබන්නේ තනි කොටස් ක්ෂුද්‍ර එන්නත් අච්චු ගැසීම සහ පසුව ඇලවීම හෝ වෙල්ඩින් භාවිතයෙන් බන්ධනය කිරීමෙනි. ක්ෂුද්‍ර තරල උපාංගවල අති වේගවත් ලේසර් නිෂ්පාදනයේ වාසිය වන්නේ සම්බන්ධතා අවශ්‍යතාවයකින් තොරව වීදුරු වැනි විනිවිද පෙනෙන ද්‍රව්‍ය තුළ ත්‍රිමාණ ක්ෂුද්‍ර නාලිකා නිපදවීමයි. එක් ක්‍රමයක් වන්නේ තොග වීදුරුවක් තුළ අති වේගවත් ලේසර් නිෂ්පාදනය කිරීම සහ පසුව තෙත් රසායනික කැටයම් කිරීම වන අතර තවත් ක්‍රමයක් වන්නේ සුන්බුන් ඉවත් කිරීම සඳහා ආසවනය කළ ජලයේ වීදුරු හෝ ප්ලාස්ටික් තුළ ෆෙම්ටෝ තත්පර ලේසර් ඉවත් කිරීමයි. තවත් ප්‍රවේශයක් වන්නේ වීදුරු මතුපිටට නාලිකා යන්ත්‍රගත කර ෆෙම්ටෝ තත්පර ලේසර් වෑල්ඩින් හරහා වීදුරු ආවරණයකින් මුද්‍රා තැබීමයි.

රූපය 6. වීදුරු ද්‍රව්‍ය තුළ ක්ෂුද්‍ර තරල නාලිකා සකස් කිරීම සඳහා ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර්-ප්‍රේරිත තෝරාගත් කැටයම් කිරීම

07 ඉන්ජෙක්ටර් තුණ්ඩයේ ක්ෂුද්‍ර විදීම

ප්‍රවාහ සිදුරු පැතිකඩ වෙනස් කිරීමේදී වැඩි නම්‍යශීලී බවක් සහ කෙටි යන්ත්‍රෝපකරණ කාලයන් හේතුවෙන් අධි පීඩන ඉන්ජෙක්ටර් වෙළඳපොලේ බොහෝ සමාගම්වල ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් ක්ෂුද්‍ර සිදුරු යන්ත්‍රකරණය ක්ෂුද්‍ර-EDM ප්‍රතිස්ථාපනය කර ඇත. පූර්ව ස්කෑන් හිසක් හරහා කදම්භයේ නාභිගත ස්ථානය සහ ඇලවීම ස්වයංක්‍රීයව පාලනය කිරීමේ හැකියාව, දහන කුටියේ පරමාණුකරණය හෝ විනිවිද යාම ප්‍රවර්ධනය කළ හැකි විවර පැතිකඩ (උදා: බැරල්, දැල්ල, අභිසාරීතාව, අපසරනය) නිර්මාණය කිරීමට හේතු වී ඇත. විදුම් කාලය ඇබ්ලේෂන් පරිමාව මත රඳා පවතින අතර, සරඹ ඝණකම 0.2 - 0.5 mm සහ සිදුරු විෂ්කම්භය 0.12 - 0.25 mm වන අතර, මෙම තාක්ෂණය ක්ෂුද්‍ර-EDM වලට වඩා දස ගුණයකින් වේගවත් කරයි. ක්ෂුද්‍ර විදුම් කිරීම අදියර තුනකින් සිදු කරනු ලැබේ, එයට නියමු සිදුරු රළු කිරීම සහ නිම කිරීම ඇතුළත් වේ. ඔක්සිකරණයෙන් සිදුරු ආරක්ෂා කිරීමට සහ ආරම්භක අදියරේදී අවසාන ප්ලාස්මාව ආරක්ෂා කිරීමට ආගන් සහායක වායුවක් ලෙස භාවිතා කරයි.

රූපය 7. ඩීසල් එන්ජින් ඉන්ජෙක්ටරය සඳහා ප්‍රතිලෝම ටේපර් සිදුරේ ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් අධි-නිරවද්‍ය සැකසුම්

08 අතිශය වේගවත් ලේසර් වයනය

මෑත වසරවලදී, යන්ත්‍රෝපකරණ නිරවද්‍යතාවය වැඩි දියුණු කිරීම, ද්‍රව්‍ය හානි අඩු කිරීම සහ සැකසුම් කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කිරීම සඳහා, ක්ෂුද්‍ර යන්ත්‍රෝපකරණ ක්ෂේත්‍රය ක්‍රමයෙන් පර්යේෂකයන්ගේ අවධානයට ලක්ව ඇත. අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් අඩු හානියක් සහ ඉහළ නිරවද්‍යතාවයක් වැනි විවිධ සැකසුම් වාසි ඇති අතර එය සැකසුම් තාක්ෂණයේ සංවර්ධනය ප්‍රවර්ධනය කිරීමේ අවධානයට ලක්ව ඇත. ඒ සමඟම, අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් විවිධ ද්‍රව්‍ය මත ක්‍රියා කළ හැකි අතර ලේසර් සැකසුම් ද්‍රව්‍ය හානිය ද ප්‍රධාන පර්යේෂණ දිශාවකි. ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීම සඳහා අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් භාවිතා කරයි. ලේසර් වල ශක්ති ඝනත්වය ද්‍රව්‍යයේ ඉවත් කිරීමේ සීමාවට වඩා වැඩි වූ විට, ඉවත් කරන ලද ද්‍රව්‍යයේ මතුපිට ඇතැම් ලක්ෂණ සහිත ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ ව්‍යුහයක් පෙන්වනු ඇත. මෙම විශේෂ මතුපිට ව්‍යුහය ලේසර් ද්‍රව්‍ය සැකසීමේදී සිදුවන පොදු සංසිද්ධියක් බව පර්යේෂණවලින් පෙනී යයි. මතුපිට ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ ව්‍යුහයන් සකස් කිරීම ද්‍රව්‍යයේම ගුණාංග වැඩිදියුණු කළ හැකි අතර නව ද්‍රව්‍ය සංවර්ධනය කිරීමට ද හැකියාව ලබා දිය හැකිය. මෙය අල්ට්‍රාෆාස්ට් ලේසර් මගින් මතුපිට ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ ව්‍යුහයන් සකස් කිරීම වැදගත් සංවර්ධන වැදගත්කමක් ඇති තාක්ෂණික ක්‍රමයක් බවට පත් කරයි. වර්තමානයේ, ලෝහ ද්‍රව්‍ය සඳහා, අතිශය වේගවත් ලේසර් මතුපිට වයනය පිළිබඳ පර්යේෂණ මගින් ලෝහ මතුපිට තෙත් කිරීමේ ගුණාංග වැඩිදියුණු කළ හැකිය, මතුපිට ඝර්ෂණය සහ ඇඳුම් ගුණාංග වැඩි දියුණු කළ හැකිය, ආලේපන ඇලවීම වැඩි දියුණු කළ හැකිය, සහ සෛලවල දිශානුගත ප්‍රගුණනය සහ ඇලවීම වැඩි දියුණු කළ හැකිය.

රූපය 8. ලේසර්-සකස් කරන ලද සිලිකන් මතුපිටෙහි අධිජලභීතික ගුණාංග

අති නවීන සැකසුම් තාක්ෂණයක් ලෙස, අති වේගවත් ලේසර් සැකසුම් කුඩා තාප බලපෑමට ලක් වූ කලාපයක්, ද්‍රව්‍ය සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කිරීමේ රේඛීය නොවන ක්‍රියාවලියක් සහ විවර්තන සීමාවෙන් ඔබ්බට ඉහළ විභේදන සැකසුම් වල ලක්ෂණ ඇත. එයට විවිධ ද්‍රව්‍යවල උසස් තත්ත්වයේ සහ ඉහළ නිරවද්‍යතාවයකින් යුත් ක්ෂුද්‍ර නැනෝ සැකසුම් සාක්ෂාත් කර ගත හැකිය. සහ ත්‍රිමාණ ක්ෂුද්‍ර නැනෝ ව්‍යුහ නිෂ්පාදනය. විශේෂ ද්‍රව්‍ය, සංකීර්ණ ව්‍යුහයන් සහ විශේෂ උපාංග ලේසර් නිෂ්පාදනය සාක්ෂාත් කර ගැනීම ක්ෂුද්‍ර නැනෝ නිෂ්පාදනය සඳහා නව මාර්ග විවෘත කරයි. වර්තමානයේ, බොහෝ අති නවීන විද්‍යාත්මක ක්ෂේත්‍රවල ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් බහුලව භාවිතා වී ඇත: ක්ෂුද්‍ර කාච අරා, බයෝනික් සංයෝග ඇස්, දෘශ්‍ය තරංග මාර්ගෝපදේශ සහ මෙටාසර්ෆේස් වැනි විවිධ දෘශ්‍ය උපාංග සකස් කිරීමට ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් භාවිතා කළ හැකිය; එහි ඉහළ නිරවද්‍යතාවය, ඉහළ විභේදනය සහ ත්‍රිමාණ සැකසුම් හැකියාවන් සමඟ, ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් ක්ෂුද්‍ර තාපක සංරචක සහ ත්‍රිමාණ ක්ෂුද්‍ර තරල නාලිකා වැනි ක්ෂුද්‍ර තරල සහ ඔප්ටොෆ්ලූයිඩ් චිප් සකස් කිරීමට හෝ ඒකාබද්ධ කිරීමට හැකිය; මීට අමතරව, ප්‍රති-පරාවර්තනය, ප්‍රති-පරාවර්තනය, සුපිරි-ජලභීතික, ප්‍රති-අයිසිං සහ අනෙකුත් කාර්යයන් සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් විවිධ වර්ගයේ මතුපිට ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ ව්‍යුහයන් සකස් කළ හැකිය; එපමණක් නොව, ජෛව වෛද්‍ය ක්ෂේත්‍රයේ ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් ද යොදවා ඇති අතර, ජීව විද්‍යාත්මක ක්ෂුද්‍ර-ස්ටෙන්ට්, සෛල සංස්කෘතික උපස්ථර සහ ජීව විද්‍යාත්මක අන්වීක්ෂීය රූපකරණය වැනි ක්ෂේත්‍රවල කැපී පෙනෙන කාර්ය සාධනයක් පෙන්නුම් කරයි. පුළුල් යෙදුම් අපේක්ෂාවන්. වර්තමානයේ, ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් සැකසීමේ යෙදුම් ක්ෂේත්‍ර වසරින් වසර පුළුල් වෙමින් පවතී. ඉහත සඳහන් කළ ක්ෂුද්‍ර-දෘශ්‍ය විද්‍යාව, ක්ෂුද්‍ර තරල විද්‍යාව, බහු-ක්‍රියාකාරී ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ ව්‍යුහයන් සහ ජෛව වෛද්‍ය ඉංජිනේරු යෙදුම් වලට අමතරව, එය මෙටාසර්ෆේස් සකස් කිරීම වැනි සමහර නැගී එන ක්ෂේත්‍රවල ද විශාල කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. , ක්ෂුද්‍ර-නැනෝ නිෂ්පාදනය සහ බහු-මාන දෘශ්‍ය තොරතුරු ගබඩා කිරීම යනාදිය.