极精致微的世界-物理学会.PDF

極精致微的世界 文/何孟書、沈志霖、張稚卿 在過去的二十年間，精密技術把科技帶入了一個 技的量測技術中是不可缺少的。由於有次奈米的解析 關鍵的歷史時期。尤其是奈米技術將材料與元件微小 度，穿透電子顯微鏡不但適合於基礎材料特性的研 化 ，達到高密度集結與高空間分辨率的需求 ，使得二 究，更能應用在半導體元件製程、生物、醫學等領域 十一世紀在節省資源，保護生態環境與創新空間方 的缺陷或微觀組織的觀察與分析。在本期精密測量專 面 ，正式邁向新紀元。本期我們以近年來對精密世界 題中，陳福榮教授介紹了以相位回復技術應用於半導 之探索為主軸，介紹了奈米材料之研發以及表面聲波 體元件先進製程中低介電材料孔隙與正負接面摻雜區 感測、核磁共振和飛秒雷射等精密量測計數之發展 。 的定性分析，為穿透電子顯微鏡提供了另一種全新的 在眾多的奈米技術發展中，奈米材料的研發與應 應用方法。 用、奈米電子元件的設計與製造及奈米顯微術與操控 除了奈米相關技術外，在精密量測方面，我們也 術的發展一直受到廣泛的重視。能了解材料的特性 ， 介紹了幾個新的發展。表面聲波感測器(Surface 進一步掌控原子 ，分子 ，或分子團排列的結構 ，創造 Acoustic Wave, SAW)是一種可以感測振動、位移、力 新的材質而把它應用到實際的生活，一直是研究奈米 矩、濕氣、氣壓、液體黏稠性等物理現象的精密感測 科學的重要課題。但直到奈米檢測儀器與相關製程平 器。表面聲波感測器的出現至今已將近四十年了，也 台的建立，奈米科技才真正得以實現。在這一段期 廣泛地應用於化學分子的辨識。近年來隨著科技的日 間，奈米生物科技也有一個很重要的進展。生物分子 新月異，表面聲波感測器更被開發出新的應用領域， 原本在大自然中即是研究奈米科學最佳的候選者，引 如高選擇性的分子拓印感測或與共焦雷射掃描顯微鏡 進先進的奈米測量與分析技術，利用完全不同的物 (Confocal Laser Scanning Microscope)結合 。柯正 理、化學原理 ，重新來看待生物分子的結構與反應機 浩教授在「表面聲波感測器之前瞻研究」一文中就目 制，可為生命科學的研究提供了更寬闊的視野。 前SAW感測器元件基本原理、發展狀況，以及應用的各 在本期的專題論文中，『一維軟性物質之世界』 種層面作概略且整體性的描述 。核磁共振(Magnetic 邀請到林寬鉅教授的以化學人的角度介紹自組裝的 Resonance,NMR)技術廣泛地應用於物理、化學、與生 方式產生一維結構的軟性奈米材料。接著曾俊元教授 物醫學等領域，其重要性不可言喻。自1944年拉比（I. 以其製作多年奈米材料的經驗，介紹目前非常熱門的 Rabi）由於量測原子核的磁矩而獲頒諾貝爾物理獎至 金屬氧化物奈米線的應用與遠景。在 『單電子電晶體 今，NMR 相關之領域之研究已獲得五次諾貝爾獎。呂 簡介』一文中，陳啟東教授從實體化的奈米電子元 欽山教授特別介紹以NMR頻譜的線形(line shape)來 件 ，說明了奈米元件的可行性。粘正勳教授以其幽默 探討金屬與半金屬等物質的微觀物理機制。可見光的 風趣的筆法介紹奈米操縱術的”介電泳動”。馬遠榮 頻率高達高達數百THz，即使以原子鐘也無法進行直接 教授把探針顯微術做了更廣泛的應用，他介紹利用原 計量。近年內飛秒雷射之發展，則為可見光頻率之測 子力探針顯微來做基座表面局部氧化與成分鑑定。 量及光鐘之實現，開啟了新的契機。彭錦龍博士即針 如同掃瞄穿隧顯微鏡(Scanning Tunneling 對飛秒鎖模雷射及其應用作了一番介紹。