你的手机,电脑其实是生长出来的

我们都知道,电脑,手机芯片都是用光刻机在晶圆上刻印电路上形成的,

晶圆是一种半导体,利用高科技精密激光光刻机,在晶圆上刻印电路,让电子通过或者不通过电路,就形成了数字电路,利用这种电路

,就可以进行各种复杂的运算,这点在三体中有很详细的介绍。

一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀等工序。
Photolithography(光刻) 意思是用光来制作一个图形(工艺);
在硅片表面匀胶,然后将掩模版上的图形转移光刻胶上的过程将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。

表面上看很复杂。其实原理跟传统的胶卷相机有异曲同工之妙。

不同的是,一个显示的是图像,晶圆上显影的是缩小了无数倍的电路,

相机的原理是把图像显示到纸张上。芯片是把缩小了无数倍的电路显示到指甲辣么大的晶圆并且固定下来。

晶圆的原始材料是硅,而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。

在晶圆之前,我们用的老式电视机等电子设备,都是锗三极管,一种电流放大设备。

直到后来发现了更优秀的硅,代替了锗半导体。

锗、硅单晶的发现在,促进了半导体技术和电子工业的发展。

自然界中虽然有很多硅,就像钻石中的碳元素一样,无处不在,但是碳并不是砖石,砖石需要几万年时间形成,所以

人们研究除了加速砖石产生的办法,人造钻石用石墨粉料及合金触媒剂(在高温(13000C),高压(5000兆帕)压力以上的条件(顶压机)下,

重新结晶生长的金刚石称人造金刚石单晶。

人们利用晶体生长的特性,用同样类似的方法,模仿自然界的条件,加速硅晶体生长的过程,就生长出来硅单晶。

然后硅单晶经过处理,就变成了晶圆,二极管,三极管,LED,太阳能电池板等等。

此外,激光也是用类似的方法生长出来的,

激光是利用一个高强闪光灯管,来激发红宝石。由于红宝石其实在物理上只是一种掺有铬原子的刚玉,所以当红宝石受到刺激时,就会发出一种红光。

在一块表面镀上反光镜的红宝石的表面钻一个孔,使红光可以从这个孔溢出,从而产生一条相当集中的纤细红色光柱,当它射向某一点时,可使其达到比太阳表面还高的温度。

把晶体生长技术用在宝石和钇铝石榴石单晶上,就可以了。

太阳辐射出的可见光段的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间,对应的颜色从红色到紫色共7种颜色,所以太阳光谈不上单色性。

激光器输出的光,波长分布范围非常窄,因此颜色极纯。以输出红光的氦氖激光器为例,其光的波长分布范围可以窄到2×10^-9纳米级别,是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。由此可见,激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。

可能你会好奇为什么会提到激光,因为在晶圆上刻电路需要光刻机,光刻机的核心技术之一就是激光技术。

 

文章作者: 001

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