为祖国母亲“花式”庆生，如何把天安门放在头发丝上？

Q

如何把天安门放在头发丝上？

A

要解决这个问题，首先我们要了解两者的具体尺寸。

天安门城楼长66米、宽37米，城台下有券门五阙，中间的券门最大，位于北京皇城中轴线上。71年前的今天，毛主席曾在此发出了“中央人民政府成立了”和“中国人民从此站起来了”的时代强音。天安门也是中华人民共和国的代表建筑之一。

而人的头发丝的直径一般在70-90微米不等。

真要把天安门放在头发丝上，这几乎是一个不可能完成的任务。

“你头发掉了”表情包

近日，我邮理学院先进信息材料与器件课题组的几位同学用芯片微纳加工技术在硅片实现了这一“神技”，让我们来看看实物照片！

电子显微镜和光学显微镜下拍摄的照片和使用的电子束曝光设备

上图中天安门的尺寸在30×50微米左右，其中最细处的线宽仅有60纳米左右，经过参数优化，这个数字可以缩小至7纳米左右！纳米。

这就是现代进阶版《核舟记》吗？

小邮也想知道如此精细的结构是如何制作出来的呢？

以下是一个简单的原理说明：

现代光刻技术基本流程示意图

1、前期准备

准备好清洁的空硅片衬底。将硅晶圆切片并置于丙酮或酒精溶液中进行超声，就可以得到干净的空硅片。

2、甩胶

在硅片表面用甩胶工艺制作厚度均匀，附着性强，并且没有缺陷的电子束胶薄膜。这一步需要用到匀胶机、加热台等设备。控制转速、温度等条件，就可以得到具有均匀表面的电子束胶衬底。

甩胶机和加热台

3、曝光

在旋涂好的衬底上进行电子束曝光。被电子束照射过的胶体会发生化学反应，在之后的显影操作中会被清洗掉，而没有照射过的部分会留下充当“模具” 。

4、显影

使用显影液等进行显影操作，将曝光好的样品进行处理。

图六 刚刚经过电子束曝光处理的器件

图上绿色部分是电子束胶，蓝紫色部分是经过显影操作洗去胶体后露出的硅衬底。此时类似一个模具。绿色的电子束胶是凸出的“模具”，蓝色的硅衬底是需要填充材料的“凹槽”。

5、蒸镀

图七 课题组内的电子束蒸发系统

使用磁控溅射或电子束蒸发等手段生长金属薄膜。随后将蒸镀好的薄膜器件使用的丙酮等有机溶液进行短时间超声处理，即可得到干净的器件，

制备完成的器件图及放大图

这样，只有几十微米大小的天安门模型就制作完成啦！用类似的手段还可以制作各式LOGO、头像。当然，更多的应用还是在在科研方面，如超精细电极、异质结器件等。

在软件中设计好的图案 

经过曝光、显影后的logo，棕色部分为电子束胶，蓝紫色部分为露出的硅衬底

做好的图案，图上的细线宽度不足1微米，大概是人头发丝直径的百分之一左右

“南京邮电大学“和”AIMD”课题组logo

 组内某不愿透露姓名的师弟的大头贴

石墨烯（Gr）霍尔器件

图中白色部分是金电极，中间的紫色长条为机械剥离出的石墨烯少层薄膜。通过外部连接的精密电输运、超低温及磁场等设备，可以测试二维材料的新奇电学、磁学性质，是研究新型二维材料的有力工具！

把天安门放在头发丝上

把祖国母亲放在心中

或许你还知道其他庆祝国庆的方式吗？

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素材来源 | 理学院素材整理 | 于万彭 邹欣编辑 | 姜云飞点亮“在看”，点赞用科研为祖国母亲花式庆生的柚子！