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《微纳加工与制造基础》第一次实践课简报

  • 仇丁丁
  • 创建时间: 2019-11-28

       中国科学院大学纳米科学与技术学院《微纳加工与制造基础》是由国家纳米科学中心褚卫国研究员、董凤良、陈佩佩特聘研究员共同授课,面向纳米、物理、化学、电子、微电子、材料等专业的本科生、硕士生和博士生的普及课,授课内容包括微纳加工与制造的基本原理、工艺过程、关键工艺技术及在洁净室加工与制备简单结构/器件的实践等内容。

       为增进学生对微纳加工与制造的基本原理、主要工艺、核心技术的深入理解和认识,依据课程教学大纲,授课教师和国家纳米科学中心纳米加工室全体工作人员于2019年11月17日9:00-16:30在纳米加工实验室开展了实践课程教学。课程首席教师褚卫国研究员高度重视本课程的实践环节,带领授课教师提前一个月对实践课进行了单独设计、策划和周密准备。为确保在洁净室特殊环境下的教学质量,不仅在实践操作、工艺流程及其精准衔接等授课内容方面作了全面考虑,而且在人员和实验室安全保障等方面作了应急预案,保证了全体45名同学对简单结构/器件加工/制备实践课程的高质、高效完成,教学效果良好。

 

图1  课程介绍与动员及全体师生合影

 

       首先,首席教师褚卫国研究员就实践课目的、内容、流程、安排以及安全注意事项等简单作了总体介绍并进行课程动员(图1)。随后,授课教师和实验室老师带领各小组,按照每个小组的授课路线和流程,讲解洁净室功能分区、安全准入和紧急突发状况处理等洁净室相关知识,讲授衬底清洗、光刻胶/电子束抗蚀剂旋涂、光学曝光和电子束曝光等技术与工艺及流程(图2),并指导学生自己动手进行衬底清洗、匀胶、光学曝光、样品显微观察等工艺操作(图3和图4)。经过以上内容讲授和实践,各小组顺利完成了自行设计图形的加工制备(图5),达到实践课预期目的。

 

图2  授课教师结合前期讲授的基础理论知识在洁净室为各组学生讲授具体工艺并进行示范操作

 

图3  学生实践衬底清洗、电子束曝光、样品显微观察等工艺操作

 

图4  学生实践匀胶、光学曝光、样品显微观察等工艺操作

 

图5  学生实践操作完成简单结构/器件制备后合影留念

 

       《微纳加工与制造基础》的实践课是从“纸上谈兵”走向“实战”、是微纳加工制造理论联系实际不可或缺的环节。通过本次实践课,同学们较深入了解到各工艺的特点和操作流程、规范,对光学曝光和电子束曝光等关键微纳加工/制造技术产生直观认识,加深对相应理论知识的理解,对授课教师在课堂上讲授的诸多知识感觉茅塞顿开、豁然开朗。另外,同学们通过自己动手、操作强化了动手意识和能力,也有很大成就感。许多同学表示,通过本次实践学习不仅受益匪浅,而且能够激发求知欲,进一步增强学好这门课程的决心和意志。尤其值得欣慰的是,这次实践课还激发了诸多同学对我国微纳加工制造技术的深入思考,促使同学们能够从更高层面考虑我国微纳加工制造的发展。这与国科大不仅培养专业技术人才、而且更注重培养战略型科技人才的目标高度契合。

       同学们的所思所想和认识可通过下面的部分感想得到充分反映:

       “通过这门课和这次实践课,我更深刻的意识到我们国家在微纳加工领域与其他强国之间的差距,设备、光刻胶、电子束胶基本要靠进口,希望我们国家可以在这一领域发展的越来越好,从跟跑到并跑最后可以实现领跑。”

       “未来精密加工领域必定蓬勃发展,是国家极为重视的科研领域。大力发展精密加工,不再受具有更高水平先进技术的国家的牵制。我想,这也是老师们寄予我们这后续一代一代有可能从事这一领域研究的科研工作者的厚望。”

       “非常期待下次的实践课(薄膜制备-剥离、刻蚀、样品表征等),能够把在课堂上学的东西在实践课上练习一下,从而掌握得更加牢固清楚,实践课激发了我想学习更多理论课的欲望。”……

       本次实践课的成功举办以及同学们的积极表现,也让授课教师们深受启发、感慨万千:

       “学生们能直接参与到各个环节;有些学生表现出较强的动手能力,并与老师积极讨论;他们中有相当比例的学生在今后肯定会用到微纳加工技术,这是次难得的及早接触纳米加工的机会。其他学生虽然不一定马上使用微纳加工技术,但是经过课堂学习和实践,也许就会将学到的知识与技术用到他们的科研中去。”

       “在实践课现场,教师也带领学生回顾了课堂上讲的一些内容,结合洁净室现场环境和实验条件,应该可以加深他们对理论知识的理解。”
“学生们主动要求与自己的样品拍照,说明他们很期望看见自己的成果,并对自己设计出来的样品很期待,他们对自己制作出来微纳结构那种喜悦和成就感让我很受感触。”……

       总之,本次实践课不仅是理论知识的实践,也是理论与实践的碰撞;是讲与授新方法的有益探索,也是教师和学生知识与灵魂的深度交流。教师与学生目标一致,就是让学生更加高效地掌握《微纳加工与制造基础》的理论、践行工艺技术以及拓展思维,为科学研究做好基础知识与技术储备。我们相信全体师生将以更加饱满的热情、更加周详的准备和深度思考迎接下一次实践课,并期待更大收获。

(国家纳米科学中心 田毅 供稿)

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