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1、2003年1月中国工程科学Jan.2003第5卷第1期EngineeringScienceVol15No11院士论坛纳米测量仪器和纳米加工技术姚骏恩(中国科学院北京科学仪器研制中心,北京100080)[摘要]纳米科技是当今国际上的一个热点。文章对纳米科技作了简要介绍,纳米测量和加工是纳米科技中的一个不可缺少的重要组成部分。叙述了发展纳米测量和纳米加工技术的两个主要途径:一是发展传统技术,主要是电子显微术以及最近发展起来的聚焦离子束(FIB)-电子束数控加工中心;二是创造新的测量仪器,建立新原理和新方法,介绍了国内外电子显微镜和扫描探针显微镜这两类纳
2、米测量分析仪器的发展、应用和生产现状。指出我国电子显微仪器和扫描探针显微镜的开发和生产面临困境,应尽快建立和加强自己的电子显微仪器和扫描探针显微镜等纳米测量和纳米加工设备制造产业,并列入国家科技发展规划。[关键词]纳米科技;纳米测量;电子显微镜;扫描探针显微镜;聚焦离子束-电子束装置;仪器生产[中图分类号]TN16;TN405;TB838[文献标识码]A[文章编号]1009-1742(2003)01-0033-051纳米科技是当今国际上的一个热点2当今高技术的核心乃是半导体芯片技术纳米科技是20世纪80年代发展起来的一门新兴科学技术。一个纳米是十亿
3、分之一米,已接近原当今高技术的核心乃是半导体芯片技术,发展子尺度(012～013nm)。纳米科技涉及的尺度通的关键是进一步微型化。元件的尺寸由毫米到微米常是100nm以下,直到原子尺寸。在这种尺度上仍可用传统的科学和技术;从微米到纳米功能元对物质和材料进行研究和处理的科学技术称为纳米件,尺寸缩小到纳米级,即由有限个原子构成基本科技。纳米科技实质上就是一种从原子、分子开始功能元件,再由这类新元件组成更复杂的器件,表制造材料和产品的科学技术;也可以说是在1～征这种纳米功能元件的参量具有显著的量子效应和100nm范围内认识和改造自然的科学技术,是一统计涨
4、落特性,就必须发展新理论、新技术和新材个交叉综合学科,是一个前沿基础学科和高技术融料。于是纳米电子学就应运而生。芯片的集成度以为一体的完整体系。钱学森早在1991年就指出,每18个月硅片上功能元件数增加1倍的速度增加。纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展元件的尺寸越小,芯片的功能越强。商用芯片的线的一个重点,会是一次技术革命,从而将是21世宽在2001年达到0113～0110μm,现已开始0110纪又一次产业革命。目前所有的发达国家都对纳米μm的竞争,估计2004年大部分半导体制造企业[1]科技的研究、开发投入大量人力物力,试图抢占这都会采
5、用0110μm以下的制造工艺。一21世纪战略制高点,它可给包括生物技术在内321世纪将是生命科学的世纪的几乎所有工业领域带来一场革命性变化。现今生命科学已经从描述性、实验性科学向定量科学过渡,研究的焦点是生物大分子,尤其是蛋[收稿日期]2002-07-18;修回日期2002-07-29[作者简介]姚骏恩(1932-),男,上海市人,中国工程院院士,中国科学院北京科学仪器研制中心研究员©1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www
6、.cnki.net34中国工程科学第5卷白质和核酸发展的机构与功能。纳米生物学是在纳扫描电子显微镜(SEM)的分辨本领分别达到了米尺度上研究生物的反应机理,包括修复、复制和011～012nm和016～310nm,从单纯的显微放大调控等方面的生物过程,以对分子的操纵和改性为发展为:集物质动静态观察、化学成分和结构的分目的;发展分子工程,主要包括纳米尺度的机器人析以及研究与其宏观性能(功能)之间的关系于一[6,7]和信息处理系统。由于扫描隧道显微镜体的常规精密仪器,已广泛用于表征、分析纳[2,3][4](STM)和原子力显微镜(AFM)等扫描探针米材料
7、和生物大分子的微结构。纳米颗粒、纳米显微镜(SPM),可给出生物分子在大气或液体条线、纳米管、纳米棒等新型纳米材料的表征和最终件下的自然状态、或接近自然状态的纳米结构图确定,主要依靠电子显微技术。目前,电子显微镜像,并具有高度的直观性以及三维表面信息,已成市场也发生了改变,原来的主要用户是大学和研究为研究生物大分子高级结构及其对功能影响的理想单位,现在很多企业也成为买主。特别是扫描电子工具。现在STM/AFM的视野可从几纳米到显微镜,及在此基础上发展起来的专用大规模集成100μm量级,使得观察巨大分子甚至细胞的全貌电路测试设备,甚至透射电子显微镜都
8、已应用于半成为现实。研究对象也从最初的DNA迅速扩大到导体集成电路生产线进行失效分析,提高了成品[8]包括细胞结构、染色体
