纳米世界

第四届“纳米世界”微观形貌表征大赛获奖名单公布

2022-12-28    点击:

各位老师、同学们,经过现场答辩和网上投票,第四届“纳米世界”微观形貌表征大赛获奖名单正式公布!

本届比赛技术组和艺术组分设一等奖1名,二等奖3名,三等奖5名。恭喜获奖选手~


技术组 一等奖

干法原子层刻蚀制备垂直纳米线阵列

李俊杰 | 中科院微电子所 | 先导中心

扫描电镜及透射电镜

环栅(GAA)是3nm以下替代FinFET的主流器件结构,垂直沟道GAA因为源漏不占面积且更有便于垂直集成,在DRAM以及3D-IC中有巨大的应用潜力。本技术采用主流的Si衬底上外延单晶SiGe/Si技术,采用常规光刻图形化技术获得纳米柱,再采用创新的准原子层刻蚀(ALE)技术,精确的将中间的沟道直径控制到小于20nm。


技术组 二等奖

极小尺寸内侧墙(inner spacer)

韩江浩,李俊杰 | 中科院微电子所 | 先导中心

扫描电镜

内侧墙(inner spacer)结构照片。3nm以下节点GAA是取代FinFET的最有竞争力的器件结构,为了减少栅极与源漏间的寄生电容,调控寄生电阻,需要利用假栅(dummy gate)自对准刻蚀去除源漏位置的Si/SiGe叠层,并部分释放SiGe(本技术利用干法选择性刻蚀SiGe)形成空腔,并利用高保型SiN薄膜生长填充SiN,再利用高选择比各向异性刻蚀技术去除空腔外的SiN材料,让纳米片的端头外露,以便后续外延源漏,制备GAA器件。内侧墙的厚度直接决定了有效栅长,也调控器件电性,并且还充当沟道释放时的刻蚀阻挡层,所以该工艺十分关键,且对尺寸控制要求极高,因此工程实现起来极具挑战,被业界列为最具有挑战的工艺模块之一。

16nm芯片中BEOL和FEOL的整体结构STEM图

李恋恋 | 中科院微电子所 | 先导中心

透射电镜

16nm芯片FEOL和BEOL的整体结构STEM图。首先利用FIB-SEM制备出厚度约为40nm的TEM样品,接着利用透射电子显微镜进行器件结构的观察和测量。图1为沿Gate方向器件结构的STEM图,图2为沿Fin方向器件结构的STEM图,包含晶体管结构和M1-M9互连金属线结构。图3展示了沿Gate方向能够清晰观察出器件Fin的结构的形貌以及Fin结构中Si沟道的HRSTEM图,原子间距约为2埃。

干法选择性刻蚀制备纳米片

林鸿霄,余嘉晗 | 中科院微电子所 | 先导中心

透射电镜

本实验室开发目前主流小尺寸环栅(GAA)的器件结构,开发Si衬底上外SiGe/Si材料的选择性刻蚀。该样品为SiO2/SiGe/Si的叠层,经过垂直刻蚀和横向的选择性刻蚀后形成的图形。


技术组 三等奖

纳米像素画及类鸟巢状3D结构

刘少峰 | 清华大学 | 精仪系

侯郑为 | 清华大学 | 材料学院

扫描电镜

整体结构由无数个纳米颗粒组装及打印而成。图1展示了具有超高分辨率的纳米像素画——“马”,该图像整体由几千根非等高的纳米立柱构成,在马的不同部位纳米立柱高度错落有致,展示了高精度纳米加工能力。整体纳米像素画灵动飘逸,视觉冲击感强。图2展示了“类鸟巢状”3D结构,整体极具对称之美,由复杂弯曲线段绕按中心旋转对称排布而成。

双层转角人工自旋冰

赵孟琦 | 清华大学 | 物理系

扫描电镜

双层转角人工自旋冰,上下两层的转角为9.43度,可以看到清晰的莫尔条纹,形成的莫尔超晶格的周期约为单层晶格周期的10.5倍。

SiGe梯度掺杂

刘金彪,高建峰 | 中科院微电子所 | 先导中心

原子力显微镜

GeSi多层外延,梯度掺杂,使用AFM 断面扫描,表征外延材料的掺杂。

Where is the limit?

杨粤轩 | 清华大学 | 致理书院

原子力显微镜

本样品为利用DNA four-arm junction组成的网格状纳米结构,其几何构型为Nanotube(纳米管)。该纳米管整个圆周由16组并联的DNA双螺旋组成,其轴向是4组并联的DNA双螺旋链,具体数量在原子力显微镜下清晰可见。

超光滑光学镜片

陈孝慈 | 清华大学 | 经管学院

白光干涉

超光滑光学镜片的表面测量。图1展示了一个超光滑光学镜片表面粗糙度值Sa 0.01886nm,图2展示了白光成像的形貌点云,图3展示了利用软件渲染后的三维图形,可清晰看出高低起伏状态。



艺术组 一等奖

微米级清华大学二校门

刘天棋 | 清华大学 | 核能与新能源技术研究院

扫描电镜

利用双光子光刻技术对光刻胶进行曝光,在微米级尺度上制造出清华大学二校门模型的3D微结构。


艺术组 二等奖

在纳米世界中构筑水木清华

刘少峰 | 清华大学 | 精仪系

侯郑为 | 清华大学 | 材料学院

扫描电镜

景昃鸣禽集,水木湛清华。基于量子点3D纳米打印技术,图中分别展示了清华校徽、二校门、大礼堂标志性清华元素。

森林之海

孙大鹏 | 中科院微电子所 | 设备中心

扫描电镜

使用PS小球做掩模,加ZnO水热合成得到的纳米森林结构。

叶子

王婷婷 | 北京大学 | 物理学院

光学显微镜

借助定向转移银薄膜的方法实现银碎片从硅/二氧化硅衬底到PDMS柔性衬底的转移的过程中,得到了一片酷似落叶的银碎片。风吹一片叶,万物已惊秋。


艺术组 三等奖

海绵池中的捉迷藏大行动

李鑫 | 清华大学 | 材料学院

扫描电镜

原图是在场发射环境扫描电镜Quanta 200FEG下拍摄的经熔融钕腐蚀150h后(Ta0.9Nb0.1)C固溶体陶瓷的腐蚀层表面形貌。电压为20kV,放大倍数为5000x。图中的正方体/长方体晶粒为单相固溶体晶粒经熔融钕侵蚀后得到的晶粒。由于钕会夺取碳化物中的C,使得晶粒不断向(100)晶面朝外的状态变化,保证能量最低,防止腐蚀进一步发生,从而促成该类腐蚀形貌。本幅作品将原SEM图经过Photoshop着色处理后呈现出海绵池的画面。海绵池是当前孩童最喜欢的玩乐场所,在其中不仅可以与同伴嬉戏打闹,更可以享受童年。同时,海绵池中的各类布置也是增加喜爱度的因素之一。通过将“我的世界”“复仇者联盟”“海绵宝宝”“可爱动物”等大家喜爱的因素引入其中,形成一种神奇生物捉迷藏的氛围,让人不由得想要参与到这场捉迷藏大行动中来。科研是一场孤独而深邃的旅程,如何从中找寻到乐趣并保持乐观是每一位科研人都应努力做到的。快乐科研,寓教于乐,孩童的天真快乐将助力科研平稳前行。

黑洞深处

郭婧 | 清华大学 | 材料学院

光学显微镜

当你凝望深渊时,深渊也在凝望你。科学阐释:以Na2MoO4和Te作为前驱体,用管式炉在蓝宝石基底上CVD生长1T'-MoTe2晶体所得。

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阀门

石琰琰 | 清华大学 | 生命学院

激光共聚焦显微镜

这张图片拍摄的是果蝇的食道、胃、以及中肠三通处的阀门结构(类似于哺乳动物的幽门),红色为鬼笔环肽标记的肌肉纤维,蓝色是DAPI染色的细胞核。在阀门的中间层,有一圈致密的肌肉纤维,它同最外围的肌肉纤维一起,协同控制了阀门的开关。其内部结构宛如水母,姿态优美。

纳米世界里的挑山工

石琰琰 | 清华大学 | 生命学院

激光共聚焦显微镜

这张图片拍摄的是果蝇嗉囊导管上的神经纤维,绿色为绿色荧光蛋白标记的神经纤维,红色为鬼笔环肽标记的肌肉纤维。渺小而坚毅的挑担者行走在纳米世界的道路上,步履迅捷,不由得让人想起了泰山上的挑山工,生活不易呀!

七潭印月

余嘉晗,林鸿霄 | 中科院微电子所 | 先导中心

透射电镜

该样品为SiO2/SiGe/Si的叠层,经过垂直刻蚀和横向的选择性刻蚀后形成的图形。形似西湖十大美景之一的“三潭印月”,故取名“七潭印月”。宛若微观世界中的西湖美景。


恭喜以上获奖选手!颁奖仪式将于2023年2月25日(暂定)与微纳加工中心用户大会一同举行,具体会议时间、地点和日程安排另行通知。届时将有精彩报告,欢迎关注!