納米級測量技術(shù)的案例
納米級材料尺寸測量：從微觀到宏觀，納米精度，中圖智造
納米級材料尺寸如何測量？
在納米科技的浪潮中，材料尺寸的精確測量成為了科研和工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。納米級材料因其物理化學(xué)特性，在電子、醫(yī)藥、能源等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。然而，如何準(zhǔn)確測量這些材料的尺寸，尤其是當(dāng)尺寸達(dá)到納米級別時，對技術(shù)提出了高要求。中圖儀器作為一家專注于3D測量技術(shù)的高新技術(shù)企業(yè)，在這方面取得了顯著的成就。
創(chuàng)新驅(qū)動，技術(shù)領(lǐng)先
中圖儀器專注于精密儀器研發(fā)、制造和銷售，服務(wù)于顯微尺寸、常規(guī)尺寸和大尺寸等工業(yè)制造過程中的各種測量需求。在納米顯微測量領(lǐng)域，基于納米傳動與掃描技術(shù)、白光干涉與高精度3D重建技術(shù)、共聚焦測量等技術(shù)積累，推出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的白光干涉儀（Z向分辨率可高達(dá)0.1納米）和共聚焦顯微鏡，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、3C電子、高校科研等行業(yè)領(lǐng)域。
微納米超精密測量技術(shù)，精確捕捉微觀世界
納米級測量技術(shù)是中圖儀器科技創(chuàng)新的重要體現(xiàn)。公司采用的白光干涉三維重建技術(shù)、微納米顯微測量3D軟件平臺以及微納米運動設(shè)計制造平臺，為納米級材料的尺寸測量提供了強有力的技術(shù)支撐。這些技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對材料表面微觀形貌的高精度測量，還能夠?qū)Σ牧系暮穸取⒋植诙鹊葏?shù)進(jìn)行精確分析。
產(chǎn)品解決方案全面覆蓋，滿足多樣化需求
從納米到宏觀，中圖產(chǎn)品線全面覆蓋各個尺度的測量需求。
1、光學(xué)3D表面輪廓儀
SuperView W系列光學(xué)3D表面輪廓儀利用白光干涉技術(shù)，結(jié)合精密Z向掃描模塊和3D建模算法，能夠?qū)Ω鞣N精密器件及材料表面進(jìn)行亞納米級測量。
展開 納米級材料尺寸如何測量？
在納米顯微測量領(lǐng)域，中圖儀器基于納米傳動與掃描技術(shù)、白光干涉與高精度3D重建技術(shù)、共聚焦測量等技術(shù)積累，推出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的白光干涉儀（Z向分辨率可高達(dá)0.1納米）和共聚焦顯微鏡，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、3C電子、高校科研等行業(yè)領(lǐng)域。
從納米到宏觀，產(chǎn)品解決方案全面覆蓋，滿足多樣化需求：
1、光學(xué)3D表面輪廓儀
SuperView W系列光學(xué)3D表面輪廓儀利用白光干涉技術(shù)，結(jié)合精密Z向掃描模塊和3D建模算法，能夠?qū)Ω鞣N精密器件及材料表面進(jìn)行亞納米級測量。
2、共聚焦顯微鏡
VT6000系列共聚焦顯微鏡以共聚焦技術(shù)為原理、結(jié)合精密Z向掃描模塊、3D 建模算法等，對各種精密器件及材料表面進(jìn)行微納米級測量。
3、臺階儀
CP系列臺階儀采用了線性可變差動電容傳感器LVDC，集成了超低噪聲信號采集、超精細(xì)運動控制、標(biāo)定算法等核心技術(shù)，具備超微力調(diào)節(jié)的能力和亞埃級的分辨率。
中圖儀器以深厚的技術(shù)積累、創(chuàng)新的產(chǎn)品解決方案和全球化的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，為全球客戶提供精準(zhǔn)、可靠的測量產(chǎn)品和服務(wù)。未來公司將不斷推動科技創(chuàng)新，繼續(xù)在精密測量領(lǐng)域發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用，助力科技進(jìn)步和工業(yè)發(fā)展。
展開 納米級測量儀器：窺探微觀世界的利器
納米科技的迅猛發(fā)展將我們的視野拓展到了微觀世界，而測量納米級尺寸的物體和現(xiàn)象則成為了時下熱門的研究領(lǐng)域。納米級測量儀器作為一種重要的工具，扮演著重要的角色。那么，如何才能準(zhǔn)確測量納米級物體呢？
在納米級測量中，由于物體尺寸的相對較小，傳統(tǒng)的測量儀器往往無法滿足精確的要求。而納米級測量儀器具備高精度、高分辨率和非破壞性的特點，可以測量微小的尺寸。
1、光學(xué)3D表面輪廓儀
SuperViewW1光學(xué)3D表面輪廓儀以白光干涉技術(shù)原理，通過測量干涉條紋的變化來測量表面三維形貌，專用于精密零部件之重點部位表面粗糙度、微小形貌輪廓及尺寸的非接觸式快速測量。
2、激光共聚焦顯微鏡
VT6000激光共聚焦顯微鏡以轉(zhuǎn)盤共聚焦光學(xué)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合高穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)設(shè)計和3D重建算法共同組成測量系統(tǒng)，能用于各種精密器件及材料表面的非接觸式微納米測量。能測量表面物理形貌，進(jìn)行微納米尺度的三維形貌分析，如3D表面形貌、2D的縱深形貌、輪廓（縱深、寬度、曲率、角度）、表面粗糙度等。
3、臺階儀
CP200臺階儀不同于光學(xué)輪廓儀和顯微鏡的是它的測量方式是接觸式探針測量。它可以對微米和納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行膜厚和薄膜高度、表面形貌、表面波紋和表面粗糙度等的測量。線性可變差動電容傳感器（LVDC），具有亞埃級分辨率，13um量程下可達(dá)0.01埃。高信噪比和低線性誤差，使得產(chǎn)品能夠掃描到幾納米至幾百微米臺階的形貌特征。
除了上述所提及的儀器外，還有一些其他的納米級測量儀器也日益成為研究的熱點，例如激光干涉儀。這些測量工具各有特點，可用于不同的納米級尺寸測量需求。
納米級測量儀器在納米科技研究領(lǐng)域中扮演著重要的角色。通過共聚焦顯微鏡、光學(xué)輪廓儀等的運用，科研人員們能夠更加深入地了解納米世界的奧秘。
展開 新加坡科技設(shè)計大學(xué)團隊使用激光直寫技術(shù)打印10納米級懸空納米網(wǎng)格
圖3：最小寬度的納米線
展示了小于10納米的線條。
圖4：橫向間距的極限
A-D為下圖中不同激光強度下的例子。測量的橫向距離表明，利用打印高度差及極細(xì)的納米線條，30納米左右的橫向間距是可實現(xiàn)的。
圖5：利用懸空納米網(wǎng)格作為蒸發(fā)掩膜
（a-b）是利用打印高度差及細(xì)線條來避免不需要的隨機聚合，極細(xì)且規(guī)整的間距可以實現(xiàn)。
（c-d）作為對比，若納米線條都打印在同一高度，不需要的隨機聚合會破壞設(shè)計的規(guī)整性。
【小結(jié)】
實驗結(jié)果表明，通過控制激光掃描速度及方向，10納米級的納米網(wǎng)格是可實現(xiàn)的。利用打印高度差及極細(xì)的納米網(wǎng)格，進(jìn)而可以實現(xiàn)30納米級的橫向間距以及極小且規(guī)整的金屬間距。這項研究展示一種新的可能，即利用現(xiàn)有成熟的激光打印技術(shù)，10納米級的納米結(jié)構(gòu)亦是可以實現(xiàn)。目前，完整的機制尚未完全清晰明了，該課題組正致力于更多相關(guān)實驗來驗明機制以及完善該方法，使得打印隨意形狀的10納米級三維納米結(jié)構(gòu)成為可能。該成果進(jìn)一步擴展了激光打印技術(shù)的使用范圍。
文獻(xiàn)鏈接:Sub-10-nm Suspended Nano-Web Formation by Direct Laser Writing http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2399-1984/aabb94
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從微納米到百米測量，中圖國產(chǎn)智能精密測量儀器著力突破核心技術(shù)，增強高端供給
生產(chǎn)線智能化將是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要發(fā)展趨勢，智能檢測技術(shù)也將廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、航天、電子等行業(yè)。
2023年2月23日，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會等七個部門聯(lián)合發(fā)布《智能檢測裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2023-2025年)》中提到，“智能檢測裝備作為智能制造的核心裝備，是“工業(yè)六基”的重要組成和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化的重要領(lǐng)域，對支撐制造強國、質(zhì)量強國和數(shù)字中國建設(shè)具有重要意義。”針對我國智能檢測裝備產(chǎn)業(yè)仍存在技術(shù)基礎(chǔ)薄弱、創(chuàng)新能力不強、高端供給不足等問題，中圖儀器堅持以技術(shù)創(chuàng)新為發(fā)展基礎(chǔ)，集光、機、電、信息技術(shù)于一體的技術(shù)團隊，勇于創(chuàng)新，著力突破從微納米到百米測量的核心技術(shù)，堅持高質(zhì)量出品，增強高端供給，打造質(zhì)量強國。
從微納米到百米測量，中圖智能精密測量儀器著力突破核心技術(shù)，增強高端供給
1、融合創(chuàng)新檢測技術(shù)、新型制造工藝與前沿科技領(lǐng)域基礎(chǔ)理論，研發(fā)生產(chǎn)一批前沿智能精密測量檢測裝備。
納米級精密測量儀器
VT6000共聚焦顯微鏡
共聚焦顯微鏡用于對各種精密器件及材料表面進(jìn)行微納米級測量的光學(xué)檢測儀器。它是以共聚焦技術(shù)為原理、結(jié)合精密Z向掃描模塊、3D 建模算法等對器件表面進(jìn)行非接觸式掃描并建立表面3D圖像，通過系統(tǒng)軟件對器件表面3D圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，并獲取反映器件表面質(zhì)量的2D、3D參數(shù)，從而實現(xiàn)器件表面形貌3D測量。
SuperViewW1白光干涉儀
光干涉儀用于對各種精密器件及材料表面進(jìn)行亞納米級測量的光學(xué)檢測儀器。
展開 一種玻璃陶瓷納米級3D打印技術(shù)
雙光子光刻是一種3D打印方法，與大多數(shù)激光3D打印技術(shù)不同，3D激光打印技術(shù)的分辨率受3D打印機激光點的大小限制，雙光子聚合技術(shù)可將打印分辨率提高到更高的精度。對于醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，即用于藥物輸送、組織再生、化學(xué)和材料合成的應(yīng)用而言，這項技術(shù)值得深入研究。
3D科學(xué)谷曾多次為谷友們介紹到國內(nèi)外雙光子光刻納米級3D打印技術(shù)的研究進(jìn)展。本期，借立陶宛維爾紐斯大學(xué)所進(jìn)行的玻璃陶瓷材料納米級3D打印研究，讓我們再次踏入這個精美的微縮世界。
打印后再燒結(jié)，形成玻璃 - 陶瓷晶體結(jié)構(gòu)
立陶宛維爾紐斯大學(xué)發(fā)表了題為 Additive-Manufacturing of 3D Glass-Ceramicsdown to Nanoscale Resolution 的論文。研究團隊表示，這些非晶材料及其增材制造的產(chǎn)品，具有強大的潛在熒光或超導(dǎo)性，有助于產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)牧孔狱c，并釋放納米生產(chǎn)的新潛力。
納米3D打印的Vytis微縮版雕塑，左邊是打印后的雕像，右邊是在1200℃下燒結(jié)1小時后的雕像。圖片來源：維爾紐斯大學(xué)。
研究人員采用的3D打印技術(shù)為雙光子光刻技術(shù)，采用超快脈沖飛秒激光來精確固化光反應(yīng)材料。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，德國Nanoscribe已經(jīng)商業(yè)化的納米級3D打印設(shè)備也是采用雙光子光刻技術(shù)。在維爾紐斯大學(xué)的研究中，這種技術(shù)被稱為“超快激光3D光刻”或“3DLL”。
在研究過程中使用的打印材料是玻璃陶瓷，或稱為“溶膠 -凝膠” SZ2080，這是一種改良的硅膠和光聚合物，經(jīng)常應(yīng)用在醫(yī)學(xué)研究中，用于制造UV保護涂層或量子點。
在研究中，科研人員通過超快激光3D光刻技術(shù)打印了Vytis微型雕塑、立陶宛徽章、立方體、光子晶體結(jié)構(gòu)和六角形支架等樣件。
展開 韓國全北大學(xué)：研發(fā)納米級量子點技術(shù)用于3D印刷
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，韓國全北大學(xué)自然學(xué)院物理系安尚敏、李洪錫教授研究團隊推出了“Nanoscale（納米級）量子點3D打印制造技術(shù)”，該技術(shù)可以將3D打印為納米級別。
根據(jù)韓媒DNNews報道，安教授等研究人員確保了新的3D打印制造技術(shù)，這些技術(shù)具有半導(dǎo)體特性，且發(fā)光效率極高，將高品質(zhì)的量子點溶液注入具有納米級孔的納米噴嘴后，可進(jìn)行3D打印。
此次研究結(jié)果由全北大學(xué)盧熙碩教授和浦項大學(xué)樸敬德教授共同研究，在納米領(lǐng)域的全球性期刊“Nanoscale Advances”(IF=5.598)最新一期中作為封面論文發(fā)表。
在3D打印中，噴嘴的大小非常小，在噴嘴末端的內(nèi)壁作用的液體的表面張力會非常高，只有施加很高的壓力或電力，里面的墨水才會向外排出。
但是，如果把它的尺寸減為非常小的“納米級（Nanoscale）”，施加巨大的壓力和電壓也不會噴出。為了克服這些限制，本次研究將一種名為“原子力顯微鏡”的技術(shù)融入其中，使噴嘴端可以接近到表面到數(shù)納米(nm)接觸之前。
原子力顯微鏡可以看到在光學(xué)顯微鏡下看不到的更小的物體，即使探針接近表面數(shù)納米也不會碎裂。通過安全地將噴嘴接近表面，可以有效降低表面張力，從而噴出液體。
展開 Feature Article：便捷加工厘米級超表面透鏡——基于水溶性模具的納米壓印技術(shù)
圖1 基于PVA水溶性模具的納米壓印技術(shù)。
2.厘米級超表面透鏡的制備
如圖2所示。基于所提出的納米壓印技術(shù)，研究人員在不同襯底上（包括平面玻璃， 柔性聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜，凸面與凹面襯底）成功加工出了厘米級的超表面透鏡，展示出該技術(shù)的應(yīng)用前景。
圖2 納米壓印加工的厘米級超表面透鏡。
觀點評述
該研究提出了一種基于PVA水溶性模具來加工高深寬比超表面的納米壓印技術(shù)。與使用h-PDMS材料的傳統(tǒng)納米壓印技術(shù)相比，該技術(shù)使用水溶性PVA，避免了機械剝離對超表面結(jié)構(gòu)的破化。此外，研究展示了提出的納米壓印技術(shù)可實現(xiàn)厘米級超表面透鏡的加工。需指出的該項研究仍有以下幾點或值得深入。
展開 韓國 Micro Display行業(yè)年內(nèi)導(dǎo)入原子顯微鏡(AFM)以提升良率
AFM是一種可分析到納米級的測量技術(shù)。AFM設(shè)備以往用來檢測大尺寸面板的樣品，預(yù)計今年起也能為加快韓國Micro Display的開發(fā)做出貢獻(xiàn)。
根據(jù)韓媒Zdnet Korea報道，據(jù)業(yè)界4月23日消息，韓國主要電子廠商為開發(fā)OELDiS，計劃今年下半年引進(jìn)AFM設(shè)備。
按應(yīng)用技術(shù)劃分的Micro Display面板結(jié)構(gòu)(來源：三星顯示)
OLEDoS是繼OLED之后的新一代顯示，被備受矚目的Micro Display(微型顯示)的種類之一。Micro Display是指在1英寸(2.54厘米)左右的小尺寸上，具有數(shù)千PPI(每英寸像素數(shù))級別的高像素密度的超高分辨率顯示的統(tǒng)稱。
OLEDoS的獨特之處在于，它采用無機物發(fā)光二極管（LED）蒸鍍在硅基板上，而非傳統(tǒng)的玻璃基板。硅基板相較于玻璃基板，其電路中的電子移動速度更快，因此有助于提升面板的響應(yīng)速度，實現(xiàn)更為清晰細(xì)膩的畫質(zhì)。
然而，隨著基板材料的改變以及像素密度的不斷提升，OLEDoS的開發(fā)難度也相應(yīng)增大。目前，除了良品率管理的問題外，可穿戴設(shè)備所要求的高亮度面板實現(xiàn)也面臨著諸多挑戰(zhàn)。
為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，韓國的主要電子廠商在今年初紛紛訂購了AFM設(shè)備，并計劃將其安裝在OLEDoS面板的研發(fā)產(chǎn)線上。這一舉措是對AR（增強現(xiàn)實）、XR（擴展現(xiàn)實）等可穿戴設(shè)備用面板開發(fā)的重要投資。預(yù)計該設(shè)備將在今年下半年中完成安裝。
AFM設(shè)備以其獨特的測量方式脫穎而出，其探針能夠以原子為單位接近樣品表面，并通過與表面之間的相互作用來精確測量樣品。與傳統(tǒng)的電子顯微鏡（SEM）相比，AFM能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)納米（nm）級別的極高精度測量。
過去，AFM主要被用于測量韓國主要顯示廠商生產(chǎn)的大尺寸面板樣品的粗糙度、段差等參數(shù)。然而，今年首次為OLEDoS產(chǎn)線引入了AFM設(shè)備，逐漸拓展了在微型顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。
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