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全球仅中国掌握,重要性不输稀土,封锁不出口,美国花15年才攻克

2021-12-01 23:18 作者:水镜晓先生  | 我要投稿


图为KBBF晶体

大家都听说过光刻机,在制造芯片领域可以发挥出不可替代的作用,这款高科技的核心技术被西方长期封锁,但很少有人清楚光刻机的核心部件也被中国长期垄断,这就是全球仅中国掌握,重要性不输稀土,并被国家封锁不允许出口,而且还让美国花了15年才攻克的高科技领域,它就是KBBF晶体,这种材料的全称叫做氟代硼铍酸钾晶体,是已知地球上一种可以直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体。

图为KBBF晶体

必须通过它,才能将普通的激光转化为176纳米的深紫外波长激光,然后才能用于科研和生产深紫固体激光器。KBBF晶体能够在物理、化学、材料、信息、生命学等多个领域创造出难以想象的巨大价值和应用前景,通过KBBF晶体技术,中国已经研发出大量先进高端精密仪器,比如光电子能谱仪,是一种可以分析物体表面各种元素的精密仪器。

图为KBBF晶体

再比如光电子发射显微镜,能够观察到物体表面发射的电子波,能够获得化学成分和磁性信息,以及极高分辨率的物体表面形貌,可以更加清晰的看到物体表面的纳米级别的东西。这些先进的仪器对于研发石墨烯,高温超导体都有巨大的作用,如果没有KBBF晶体,很多前沿科技研究都将落后于人,因此KBBF晶体对于推动前沿科技研究有无可替代的作用。

那么KBBF晶体还有什么作用呢?都知道想要发展芯片必须要有光刻机,而EUV光刻机是当前最先进的一种,而中国仅能掌握DUV光刻机,两者的区别是前者采用极紫外光,后者采用深紫外光,由于极紫外光波长更短更薄,更利于制作芯片,因此明显强于采用深紫外光的DUV光刻机,这就必须提到目前国产的非线性光学晶体KBBF。

图为EUV光刻机内部原理

KBBF晶体属于倍频晶体,就是让光线的频率加倍,当低频率的光射入晶体后,加倍转化为高频率光输出,从而让较长的光波转换为较短的光波,就可以让DUV光刻机的波长变短,都知道EUV光刻机可以生产出先进的7纳米或5纳米制程的芯片,EUV的波长是10-15纳米,DUV的波长在200纳米左右,当DUV光刻机采用KBBF晶体后,可以让波长控制在150纳米的范围,虽然不能直接媲美EUV光刻机,但也大幅提升了国产光刻机的性能。

早在上世纪80年代陈创天课题组就已经研究出KBBF晶体技术,可以说中国从来不缺乏尖端的人才,比较可惜的是,美国通过15年追赶,已经不被中国卡脖子了,然而在KBBF晶体领域我们依然处于领先地位,美国机构在获得这一晶体技术后分析称,其作用不仅局限于推动前沿科技的研究,还能推动国防探测的能力,大幅提升卫星系统,雷达的探测性能。

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