从水到单晶硅球——我国密度基准提升精确度
2012年04月11日 11:24 11251次浏览 来源： 中国科技网 分类： 新技术
———— 四个重大突破 ————
长度测量极限：实现亚纳米级的尺寸测量
记：您刚刚提到，本项目是以建立固体密度基准为出发点。但是项目获奖名称是“测长方法创新及固体密度基准的建立”，长度测量和建立密度基准有什么关系？
罗：在研究固体密度基准时，我们90%的工作是测长，就是测量单晶硅球的半径。这也是研究工作中最难的部分。在此之前，国际上对长度的测量普遍采用“激光变频”方法， 精确度只能达到纳米级。而建立固体密度基准，技术上则要求达到亚纳米级，这几乎是长度测量的极限。就好比我们平常生活中测长用的三角板，最多准确到毫米。如果要精确到微米，用三角板就不行了，必须采用新的、高准确度的测量方法或测量工具。
在研究中，我们提出了“机械扫描”相移干涉测长新方案，研制出一套硅球直径高准确度测量装置，实现了一种具有独立知识产权的超高准确度测长方法，技术潜力高出国际现有“激光变频”方法近1个数量级，为国际首创。
记：项目研究还有哪些主要创新点和重大的技术突破？
罗：首先，关键量——单晶硅氧化层厚度的精密测量方面。氧化硅层厚度测量是国际公认的技术瓶颈之一。因为硅球表面的氧化层一旦形成就非常稳定，厚度一般在3—7纳米，要进一步提高硅球直径的准确度就必须实际测量。我们在国际上首次提出了理论算法与光阑滤波相结合的技术方案，将确定度控制在小于0.05纳米的范围之内。
其次，信号去噪关键技术突破。干涉信号的准确采集直接决定直径测量准确度，我们实现了一种高效率噪声处理新方法，提高了信号测量准确度，为国际首创。第三，精密绝热控温技术创新。利用“温度补偿效应”和“相位叠加效应”，研制出温度稳定性显著优于国际同行的精密绝热控温系统。此项技术深得国际同行的肯定，基于此项技术还获得了发明专利。
责任编辑：安子
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