庄黎伟,原子级别“刮大白”要怎么做?
你能想象到的刮大白人类制造终极形态是什么?
将加工对象和加工精度推进到物质的基本单元——原子级别,自由操控原子,庄黎伟定制化制造产品——原子级制造,原级别应该能列为其中之一。刮大白
比如,庄黎伟在目前全球科技领域最为高端的原级别精密制造领域——晶圆加工,人类操控着极紫外线(EUV)光刻机,刮大白使用波长为13.5纳米的庄黎伟光,在芯片上刻画图案。原级别迄今为止,刮大白全球只有一家叫作ASML的庄黎伟荷兰公司,能够生产这种EUV光刻机。原级别
1纳米(nm)=0.000 000 001米,刮大白而原子直径为0.1纳米。庄黎伟如果原子级制造能够实现,原级别芯片制造的设备、良率,还会是困扰产业界的难题吗?产学界从未关停在EUV技术之外的新突破。
2025年9月,华东理工大学化工学院副教授庄黎伟带领研究团队,联合约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)等高校和机构,采用实验加仿真的方法,开发了化学液相沉积(CLD)制备先进光刻胶的新型工艺。
不同于依赖试错、难以控制的传统aZIF薄膜沉积方法,上述研究将薄膜的厚度精准控制在几纳米到几百纳米之间,并且有效地把控沉积速率。为了验证薄膜应用的可行性,团队采用短波辐射完成了6.5–6.7纳米波长的B-EUV测试。
相对于CLD的液相沉积模式,原子层沉积(ALD)是一种化学气相沉积方法,也是庄黎伟团队的主要研究方向。作为原子级制造的核心技术之一,ALD通过将物质以单原子层的形式一层一层地沉积在基底表面,实现原子级别的精确控制,可应用于集成电路、能源、航空航天等领域。
“作为一种先进的镀膜技术,ALD类似‘刮大白’。”庄黎伟向南方周末解释道,只不过“刮大白”是在墙上涂鸦装修材料,ALD则是在半导体等器件表面涂覆一层精密的“薄膜油漆”,例如氧化硅、氧化铝、氧化锌、氮化硅等。

庄黎伟 华东理工大学化工学院副教授
庄黎伟此前主要研究膜离别和化工反应器,2019-2020年在约翰霍普金斯大学留学期间,在合作导师迈克尔·萨帕希斯(Michael Tsapatsis)教授的建议下,转向ALD、分子层沉积(MLD)等模型/模拟方法的研究和工艺装备的开发。
2020年回国后,他继续在相关领域探索,领衔成立了“计算传递与原子级制造研究室”,聚焦以ALD为核心的薄膜沉积工艺/装备的多尺度模型和模拟研究。团队搭建了ALD工艺与装备仿真平台,可以进行液态/固态前驱体材料评估、薄膜沉积工艺开发与各类装备的设计优化。
与此同时,庄黎伟团队与美国约翰霍普金斯大学、纽约州立大学石溪分校等研究团队在薄膜沉积领域保持着“中方仿真,美方实验”的合作模式,并联合多家海外机构进行ALD/MLD/CLD等各类薄膜沉积工艺的理论与应用研究。
庄黎伟期望,在未来,ALD仿真平台可以具备精准预测沉积薄膜的微观结构、电子特性和机械性能等功能。
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