На следующее утро на рассвете небо только-только начало светлеть.
ТУК-ТУК-ТУК!
Ли Дун проснулся от стука. Сонный, он вылез из постели и открыл дверь.
В этот момент прямо перед ним выросло крупное лицо с темными кругами под глазами.
— Ох, Ли Дун, как ты спал прошлой ночью? — спросил Чжэн Хуа, заставляя себя звучать бодро.
Чжэн Хуа спросил, стараясь говорить бодрым тоном.
На самом деле это был его первый раз, когда он сопровождал полуфинал соревнований по физике. Он ничего не мог с этим поделать; ученики Седьмой средней школы никогда раньше не давали ему такой возможности.
Итак, он нервничал даже больше, чем Ли Донг.
«Э-э... тебе нужно расслабиться. Я знаю, что ты впервые участвуешь в очном соревновании, так что не нервничай. С твоими навыками, если ты выступишь как обычно, пройти в финал не составит труда».
Ли Донг потер сонные глаза. Увидев лицо Чжэн Хуа, как будто он столкнулся с грозным врагом, он нашел это забавным.
«Какая глупость».
— Какая шутка.
Его мысли были полностью заняты стипендией в двадцать тысяч юаней. Во сне он даже распланировал, как её потратит.
— Сначала куплю маме новый телефон. Слышал, модели от Хуавэй хороши, но, похоже, их система Хунмэн ещё не совсем совместима с приложением Цидянь.
Сама мысль о скором получении денег делала Ли Дуна не просто спокойным, а даже слегка взволнованным.
— Не переживайте, учитель Чжэн. Я не нервничаю.
Быстро умывшись, Ли Дун последовал за Чжэн Хуа вниз на завтрак.
В лифте Чжэн Хуа продолжал болтать без умолку.
В лифте Чжэн Хуа продолжал без умолку болтать.
«Когда вы позже придете в экзаменационный зал, сначала проверьте контрольную работу. Если вы столкнетесь с чем-то, чего не знаете, не зацикливайтесь на этом. Начните с простых...»
Когда они вошли в столовую, многие ученики и учителя уже завтракали.
Когда они подошли к столовой, там уже было много учеников и учителей, которые завтракали.
Чжэн Хуа, разумеется, тоже их увидел, но на этот раз не стал подходить для обмена любезностями. Он лишь кивнул им в знак приветствия.
Чжэн Хуа, естественно, тоже их увидел, но на этот раз он не подошел, чтобы обменяться любезностями. Он просто кивнул им в знак подтверждения.
В этот момент у входа в столовую поднялся шум.
Учительница средних лет вела за собой внушительную делегацию из более чем двадцати учащихся.
Учительница средних лет вела внутрь внушительную группу из более чем двадцати учеников.
Ли Дун остолбенел. «Учить английские слова во время физической олимпиады? С таким уровнем показухи тебе лучше пойти посидеть вместе с Цзянь Ичжоу».
«Ли Донг опешил. «Запоминаете английскую лексику во время соревнований по физике?» С таким уровнем хвастовства ты с таким же успехом мог бы пойти посидеть с Цзян Ичжоу».
— Седьмая средняя школа Жунчэна? — прошептал кто-то.
Ли Дун откусил кусочек паровой булочки, испытывая легкое любопытство.
— Учитель Чжэн, это та самая Седьмая средняя школа Жунчэна?
Ли Дун с легким любопытством откусил кусочек паровой булочки.
— На полуфинал со всей провинции отобралось всего около ста человек. На долю одной лишь их школы приходится больше двадцати.
Чжэн Хуа кивнул и понизил голос.
«В целом в полуфинал пробились лишь около ста человек со всей провинции. Только из их школы в этом числе более двадцати человек».
Чжэн Хуа вздохнул; в его голосе слышались и зависть, и смирение.
Услышав это, Ли Дун кивнул, а в его голове забили тревогу спасательные колокола.
«Настоящие лучшие ученики седьмой средней школы Жунчэн стремятся к золотым медалям на Международном Оссае. Их мечта – стать учеными; они смотрят свысока на подобные коммерческие соревнования».
После завтрака полуфинал «Кубка Хуасюань» начался по расписанию.
«Они здесь, чтобы украсть мои двадцать тысяч юаней!»
После завтрака полуфинал Кубка Хуасюань начался строго по расписанию.
Экзаменационными залами на этот раз служили три многофункциональных конференц-зала отеля. Около двухсот участников выстроились в очередь по номерам своих пропусков и заходили внутрь после тщательной проверки личности и досмотра.
Ли Дун сидел на месте ближе к концу среднего ряда.
Экзаменационный вариант этого конкурса в основном состоял из вопросов с выбором ответов, заданий на заполнение пропусков, расчетных задач и финальной, «экспериментальной проектной задачи» с высоким баллом.
Ли Дун бегло просмотрел весь тест.
«И это — сложность Кубка Хуасюань?»
В целом уровень оказался средним.
И, как и ожидалось, задачи были сильно смещены в сторону практического применения и содержали множество ловушек.
Например, третий вопрос с выбором ответа.
[В электромобиле нового поколения используется система электромагнитного вихретокового торможения. Когда круглый металлический тормозной диск вращается с высокой скоростью в магнитном поле, найдите зависимость между тормозным моментом M и угловой скоростью ω.]
На первый взгляд эта задача казалась требующей интегрирования, но в нем не было никакой необходимости. Стоило лишь ухватить два ключевых момента — «наведенная электродвижущая сила E ∝ v ∝ ω» и «сила Ампера F ∝ I ∝ E» — как можно было легко вывести, что тормозной момент M ∝ F ∝ ω.
Значит, ответом был вариант B: линейная зависимость.
Там также присутствовала расчетная задача, касающаяся жидкостного охлаждения центров обработки этих.
[Зная удельную теплоемкость и скорость потока охлаждающей жидкости, определите модель сети теплового сопротивления при стабилизации температуры поверхности чипа.]
Эта задача выглядела напыщенно, но по сути была лишь термоэлектрическую аналогию, объединяющую первое начало термодинамики с законом Ома.
Разность температур эквивалентна напряжению, тепловой поток — току, а тепловое сопротивление — электрическому сопротивлению.
Ли Дун набросал эквивалентную схему и в мгновение ока рассчитал температуру перехода.
Чем дальше он писал, тем проще все шло...
...пока он не перелистнул страницу к экспериментальной задаче на последнем листе.
Мгновение назад Ли Дун бросил на нее лишь беглый взгляд и не придал ей особого значения. Но теперь, вчитываясь внимательно...
«Этот вопрос...»
«Они что, рассекретили и вынесли на суд общественности ключевую проблему фотолитографических машин?»
Условие задачи оказалось очень длинным и занимало целую страницу.
[Экспериментальная группа для исследования разрешающей способности проекционной литографической системы построила упрощенную экспериментальную установку: в качестве источника экспонирования используется монохроматический параллельный свет с длиной волны λ. Через проекционный объектив с числовой апертурой NA тонкие узоры с фотошаблона проецируются на поверхность кремниевой пластины, покрытой фоторезистом, тем самым перенося рисунок чипа.]
Наименьший разрешаемый размер элементов литографической системы (наименьшее расстояние между двумя соседними линиями, которые можно четко различить) подчиняется критерию Релея.
Математическое выражение величины: δ = 0.61λ/NA.
где числовая апертура NA = n · грех θ, n — показатель преломления среды между объективом и пластиной, а θ — половинный угол максимального светового конуса, принимаемого линзой.
[Выполните следующие задания:]
Задача состояла из трех частей. Первые две, пожалуй, смог бы решить любой школьник с оценками чуть выше среднего; для этого даже не обязательно быть отличником.
А вот третья часть... если говорить о ее сложности, она вполне дотягивала до уровня олимпиады, пусть и не самого высшего пошиба.
Однако суть заключалась не просто в решении, а в том, как решить задачу наилучшим образом.
Ли Дун подсознательно поднял голову и огляделся.
До конца экзамена оставалось еще сорок минут, и большинство участников все еще ломали головы, сражаясь с предыдущими расчетными задачами.
Сидевший рядом конкурсант выглядел особенно юным — от силы ученик младших классов старшей школы. Сейчас он задумчиво грыз ручку, тупо уставившись на финальную задачу, а его бланк оставался почти пустым.
«Нынче молодежь настолько амбициозна? Первогодка участвует в состязании подобного уровня?»
Мысленно проворчал Ли Дун и вновь перевел взгляд на экзаменационный лист.
Ли Дун взял ручку и принялся записывать ответы на первые две части.
[1. Найдите наименьший разрешаемый размер элементов δ0 этой литографической системы.]
Решение: Исходя из формулы критерия Релея δ = 0.61λ/NA, подставим значения λ = 436 нм и NA = 0.35.
δ0 ≈ 0.76 мкм.
[2. Назовите два традиционных технических решения, используемых в индустрии, и кратко объясните их физические принципы.]
Этот вопрос на объяснение требовал широкого кругозора. Если целыми днями зарываться носом только в учебники, правильного ответа можно и не узнать.
Впрочем, Ли Дун узнал об этом во время штудирования вузовского курса физики.
Он даже специально искал по этому поводу новостные статьи в интернете.
Одно из решений — сократить длину волны, например, используя ДУФ (дальний ультрафиолет) свет.
Принцип прост: δ прямо пропорциональна λ.
Другой вариант — увеличить числовую апертуру, например, применив иммерсионную литографию.
Здесь принцип заключается в использовании такой среды, как вода, для повышения показателя преломления n, что ведет к увеличению NA.
Закончив с первыми двумя частями, Ли Дун задержался на третьей.
[3. Опираясь на базовые знания волновой оптики из школьного курса физики (интерференция и дифракция), спроектируйте инновационное решение, способное преодолеть вышеупомянутый предел разрешения Релея без замены источника света на более коротковолновый и без использования проекционного объектива.]
Ли Дун почесал подбородок.
«Как сформировать изображение без линзы? Как повысить точность без уменьшения длины волны?»
В голове у Ли Дуна промелькнуло несколько решений из университетского курса физики и даже передовой оптики: «Ближнепольная сканирующая оптическая микроскопия? Поверхностные плазмоны?»
«Нет, это слишком выходит за рамки школьной программы. Объяснять такое — сплошная морока, да и в условии четко сказано, что все должно основываться на „волновой оптике из школьного курса физики«».»
Он быстро нашел подходящее решение.
Можно использовать методы многократного паттернинга с точным смещением маски для нескольких наложенных экспозиций, чтобы формировать более тонкие линии, либо применить высококонтрастный фоторезист для улучшения резкости краев рисунка, косвенно повышая умелое разрешение.
Сгодилось бы любое. Но как только Ли Дун собрался записать ответ на бланке, на него внезапно повлияло его Физическое восприятие (Базовая редакция), и в голове возникла новая идея.
«Разве это не слишком оторвано от реальности?»
«Хуасюань Технолоджи» — коммерческая компания, ей нужна прибыль. Нельзя подходить к проблемам с лабораторным мышлением. Их нужно рассматривать с точки зрения прибыльной промышленной реализации.
Поэтому Ли Дун отложил ручку и задумался.
«Лучшее решение должно быть недорогим, высокостабильным и пригодным для массового производства в рамках производственных ограничений...»
Время шло. Сидевший рядом младшеклассник уже закончил с экспериментальной задачей и тихо вздохнул про себя.
«Как и ожидалось, сложность даже близко не дотягивает до пробных вопросов нашей школы. Разве что над этой экспериментальной задачей пришлось немного поразмыслить».
Его звали Цяо Фань, он учился в Седьмой средней школе Жунчэна. Он заявился на этот конкурс, чтобы посмотреть, насколько огромен внешний мир.
«В следующем году я сюда больше не приеду. Скучно».
Затем боковым зрение он заметил Ли Дуна и его всё еще пустующую экспериментальную задачу.
«Эх, не зря учителя говорят, что пропасть существует даже между отличниками».
После этого он больше не обращал на Ли Дуна внимания и принялся проверять собственный бланк.
В этот момент Ли Дун наконец нащупал верный подход.
Он быстро застрочил на бумаге.
[Название решения: Безмасочная лазерная интерференционная литография на двух пучках]
Основной принцип этого решения основан на интерференции волн. В нем не используется традиционная линзовая система формирования изображений; вместо этого задействуются два световых пучка, интерферирующие на поверхности кремниевой пластины с образованием полос.
Сформулировав ключевую идею, Ли Дун быстро расписал вывод.
Пусть два когерентных световых пучка с длиной волны λ симметрично освещают пластину под углом падения θ.
Согласно условию максимума интерференции, светлые полосы возникают, когда разность хода равна Δx = kλ.
Исходя из пространственной геометрии, период (шаг) интерференционных полос d удовлетворяет соотношению.
d = λ/(2 грех θ)
Значит, наименьший размер элемента (полупериод) составляет.
δ_мин = d/2 = λ/(4 грех θ)
[Проверка прорыва:]
По мере того как θ приближается к 90°, грех θ стремится к 1.
В этот момент теоретический предел может достигать λ/4.
По сравнению с традиционным пределом Релея 0.61λ/NA (где NA...
Завершив вывод, Ли Дун вкратце добавил [Этапы реализации]: Разделение луча с помощью призмы -> Юстировка зеркалами -> Интерференционная экспозиция.
Ли Дун отложил ручку и бросил взгляд на часы.
Оставалось пятнадцать минут...

Комментарии

Загрузка...