第401章 能不能買到全得看運氣
李晉遠走到實驗台前面，把自己的筆記本電腦連上了多媒體屏幕，打開了提前準備好的匯報文件。
「各位老師，下面由我來匯報一下這批初代樣品的製備過程，主要是納米壓印超表面天線陣列的工藝細節和我們在製備過程中碰到的一些問題。」
他點開第一張工藝流程圖，是一張從模板設計到母版光刻到壓印成型的全鏈條示意，圖上標註了每一步的關鍵參數和控制精度。
「首先是電子束光刻母版，我們用的是航天科工的JBX-6300FS，一百千伏加速電壓，束流控制在五百皮安，寫場拼接精度做到了正負三納米。
但是這個生產過程中還是有一個問題，那就是天線單元的鋸齒形拐角處，電子束的鄰近效應校正量比預期大了零點三個納米，導致第一塊母版的拐角曲率半徑偏大了五個納米。」
他翻到下一頁，是一組原子力顯微鏡的掃描對比圖，修正前後的拐角形貌並排展示，差別肉眼可見。
「後來我們調整了鄰近效應劑量模型，把高斯點擴展函數的二階修正項加進去，重寫了一塊母版，拐角的曲率半徑就控制到了三納米以內，形貌保真度得到了顯著提升。
母版總面積是二十毫米乘二十毫米，整版超表面天線單元數量超過四萬個，每個單元的幾何尺寸偏差都控制在正負兩納米以內。」
「接下來是納米壓印，壓印膠用的是我們吳淞光電自己配方的一款低收縮率紫外固化膠，收縮率大概在千分之零點八，比市面上主流產品低了一個數量級。
壓印壓力控制在了零點三兆帕，脫模溫度三十五度，脫模角度三度。
第一批壓印樣品的缺陷密度偏高，主要是氣泡夾雜，後來在壓印膠塗布之前加了一道真空脫泡工序，缺陷密度就降到了每平方厘米零點三個以下。」
……
李晉遠的匯報條理清晰，每一組數據都精確到了小數點後一位，每一項工藝流程的優化都配上了前後對比的微觀表徵圖像，整個團隊聽了都很認真，偶爾有人在筆記本上記幾筆。
肖宿安靜地聽著，雙手交叉擱在桌上，目光落在屏幕上那些工藝參數上，從頭到尾都沒有打斷。
直到李晉遠翻到最後一頁，把天線陣列和介質基底複合之後的整體性能測試數據展示出來的時候，肖宿才微微皺了一下眉。
屏幕上顯示的是橢偏儀測出的折射率曲線和分光光度計測出的反射率曲線，在垂直入射條件下，目標頻段的反射率被壓制到了負四十分貝以下。
但是在入射角超過三十度的時候，長波端的反射率會翹起來，翹起幅度大約在兩到三個分貝。
「李老師，」肖宿開口了，他的聲音不大，但整間實驗室瞬間安靜了下來，「斜入射條件下長波端反射率翹起來，你們排查過原因嗎？」
李晉遠點頭，顯然這個問題他已經想過了：
「我們初步判斷是超表面天線單元和柔性介質基底之間的熱膨脹係數不匹配導致的。
納米壓印是在三十五度下完成的，樣品冷卻到室溫之後，介質基底收縮率比天線單元的金屬層大了萬分之一點五，導致天線單元之間的實際間距和設計值產生了偏差，這個偏差在垂直入射下對相位匹配的影響不大，但是斜入射的時候就會表現出頻譜漂移。」
肖宿聽完，手指在桌面上輕輕敲了一下，問道：「基底材料現在用的是什麼？」
「聚醯亞胺，Kapton HN系列，厚度二十五微米。」
「熱膨脹係數是多少？」
「面內方向，大概在百萬分之二十每度。」
李晉遠回答得很乾脆，這些參數他早就已經爛熟於心了。
肖宿聽完，沒有立刻說話。
他把目光從屏幕上收回來，微微垂著眼睫，像是在腦子裡快速過了一遍什麼東西。
聚醯亞胺的熱膨脹係數在百萬分之二十每度，從三十五度的壓印溫度降到二十度的室溫，溫差十五度，面內收縮量就是百萬分之三百，也就是萬分之三，二十五微米厚的基底，面內尺寸變化大概是七到八個納米，而天線單元的間距精度要求是五納米以內，這中間差的幾個納米，正好就是斜入射時相位失配的來源。
「國內目前有沒有熱膨脹係數更低的柔性透明介質材料？」
李晉遠沉默了幾秒，然後緩緩搖了搖頭：
「目前來看是很難的，這也是目前最難辦的地方了。
柔性透明介質基底，市面上主流的就是聚醯亞胺和PET兩種，而PET的熱膨脹係數比聚醯亞胺還要高，根本不能用。
所以，聚醯亞胺已經是目前能拿到的熱膨脹係數最低的柔性透明基底材料了。」
「理論上，我們可以用石英玻璃做剛性基底，熱膨脹係數只有百萬分之零點五，但是石英玻璃不能彎折，那就違背了隱身衣共形柔性的設計初衷。」
趙雪晴在旁邊補充了一句。
「那如果不用介質基底，直接把超表面天線陣列做到金屬表面上呢？」劉浩然問道。
「金屬基底會屏蔽背面的入射波，」羅華搖了搖頭，「隱身衣要覆蓋的目標表面本身是金屬的話，倒是可以，但是如果是非金屬目標，金屬基底會把目標本身的散射特徵也改了，得不償失。」
趙雪晴想了想，說道：
「其實還有一種材料體系可以考慮，就是液晶聚合物LCP，它的熱膨脹係數可以做到百萬分之十以內，比聚醯亞胺還低了一半，而且在太赫茲頻段的介電損耗比聚醯亞胺低得多。」
「哦？那LCP目前國內有哪家在做？」劉浩然立刻追問道。
趙雪晴抿了抿唇，語氣有點無奈：
「能做液晶聚合物薄膜的，國內目前只有兩家。
一家是滬市有機所，他們的LCP膜主要是供光纖通信用的，厚度雖然做得到十五微米，但是產能太小了，一年的產量加起來可能都不夠鋪滿一張辦公桌的。
另一家就是華科院的理化技術研究所了，他們有實驗室級別的LCP薄膜製備能力，但是產能比滬市有機所更小，而且還不對外供貨。」
「那國外呢？」
「杜邦，他們有款LCP膜，熱膨脹係數可以做到百萬分之八，厚度最低能做到十二微米，各項指標都很理想，就是價格高的離譜，而且他們還實行出口管制，能不能買到全得看運氣。」
「各位老師，下面由我來匯報一下這批初代樣品的製備過程，主要是納米壓印超表面天線陣列的工藝細節和我們在製備過程中碰到的一些問題。」
他點開第一張工藝流程圖，是一張從模板設計到母版光刻到壓印成型的全鏈條示意，圖上標註了每一步的關鍵參數和控制精度。
「首先是電子束光刻母版，我們用的是航天科工的JBX-6300FS，一百千伏加速電壓，束流控制在五百皮安，寫場拼接精度做到了正負三納米。
但是這個生產過程中還是有一個問題，那就是天線單元的鋸齒形拐角處，電子束的鄰近效應校正量比預期大了零點三個納米，導致第一塊母版的拐角曲率半徑偏大了五個納米。」
他翻到下一頁，是一組原子力顯微鏡的掃描對比圖，修正前後的拐角形貌並排展示，差別肉眼可見。
「後來我們調整了鄰近效應劑量模型，把高斯點擴展函數的二階修正項加進去，重寫了一塊母版，拐角的曲率半徑就控制到了三納米以內，形貌保真度得到了顯著提升。
母版總面積是二十毫米乘二十毫米，整版超表面天線單元數量超過四萬個，每個單元的幾何尺寸偏差都控制在正負兩納米以內。」
「接下來是納米壓印，壓印膠用的是我們吳淞光電自己配方的一款低收縮率紫外固化膠，收縮率大概在千分之零點八，比市面上主流產品低了一個數量級。
壓印壓力控制在了零點三兆帕，脫模溫度三十五度，脫模角度三度。
第一批壓印樣品的缺陷密度偏高，主要是氣泡夾雜，後來在壓印膠塗布之前加了一道真空脫泡工序，缺陷密度就降到了每平方厘米零點三個以下。」
……
李晉遠的匯報條理清晰，每一組數據都精確到了小數點後一位，每一項工藝流程的優化都配上了前後對比的微觀表徵圖像，整個團隊聽了都很認真，偶爾有人在筆記本上記幾筆。
肖宿安靜地聽著，雙手交叉擱在桌上，目光落在屏幕上那些工藝參數上，從頭到尾都沒有打斷。
直到李晉遠翻到最後一頁，把天線陣列和介質基底複合之後的整體性能測試數據展示出來的時候，肖宿才微微皺了一下眉。
屏幕上顯示的是橢偏儀測出的折射率曲線和分光光度計測出的反射率曲線，在垂直入射條件下，目標頻段的反射率被壓制到了負四十分貝以下。
但是在入射角超過三十度的時候，長波端的反射率會翹起來，翹起幅度大約在兩到三個分貝。
「李老師，」肖宿開口了，他的聲音不大，但整間實驗室瞬間安靜了下來，「斜入射條件下長波端反射率翹起來，你們排查過原因嗎？」
李晉遠點頭，顯然這個問題他已經想過了：
「我們初步判斷是超表面天線單元和柔性介質基底之間的熱膨脹係數不匹配導致的。
納米壓印是在三十五度下完成的，樣品冷卻到室溫之後，介質基底收縮率比天線單元的金屬層大了萬分之一點五，導致天線單元之間的實際間距和設計值產生了偏差，這個偏差在垂直入射下對相位匹配的影響不大，但是斜入射的時候就會表現出頻譜漂移。」
肖宿聽完，手指在桌面上輕輕敲了一下，問道：「基底材料現在用的是什麼？」
「聚醯亞胺，Kapton HN系列，厚度二十五微米。」
「熱膨脹係數是多少？」
「面內方向，大概在百萬分之二十每度。」
李晉遠回答得很乾脆，這些參數他早就已經爛熟於心了。
肖宿聽完，沒有立刻說話。
他把目光從屏幕上收回來，微微垂著眼睫，像是在腦子裡快速過了一遍什麼東西。
聚醯亞胺的熱膨脹係數在百萬分之二十每度，從三十五度的壓印溫度降到二十度的室溫，溫差十五度，面內收縮量就是百萬分之三百，也就是萬分之三，二十五微米厚的基底，面內尺寸變化大概是七到八個納米，而天線單元的間距精度要求是五納米以內，這中間差的幾個納米，正好就是斜入射時相位失配的來源。
「國內目前有沒有熱膨脹係數更低的柔性透明介質材料？」
李晉遠沉默了幾秒，然後緩緩搖了搖頭：
「目前來看是很難的，這也是目前最難辦的地方了。
柔性透明介質基底，市面上主流的就是聚醯亞胺和PET兩種，而PET的熱膨脹係數比聚醯亞胺還要高，根本不能用。
所以，聚醯亞胺已經是目前能拿到的熱膨脹係數最低的柔性透明基底材料了。」
「理論上，我們可以用石英玻璃做剛性基底，熱膨脹係數只有百萬分之零點五，但是石英玻璃不能彎折，那就違背了隱身衣共形柔性的設計初衷。」
趙雪晴在旁邊補充了一句。
「那如果不用介質基底，直接把超表面天線陣列做到金屬表面上呢？」劉浩然問道。
「金屬基底會屏蔽背面的入射波，」羅華搖了搖頭，「隱身衣要覆蓋的目標表面本身是金屬的話，倒是可以，但是如果是非金屬目標，金屬基底會把目標本身的散射特徵也改了，得不償失。」
趙雪晴想了想，說道：
「其實還有一種材料體系可以考慮，就是液晶聚合物LCP，它的熱膨脹係數可以做到百萬分之十以內，比聚醯亞胺還低了一半，而且在太赫茲頻段的介電損耗比聚醯亞胺低得多。」
「哦？那LCP目前國內有哪家在做？」劉浩然立刻追問道。
趙雪晴抿了抿唇，語氣有點無奈：
「能做液晶聚合物薄膜的，國內目前只有兩家。
一家是滬市有機所，他們的LCP膜主要是供光纖通信用的，厚度雖然做得到十五微米，但是產能太小了，一年的產量加起來可能都不夠鋪滿一張辦公桌的。
另一家就是華科院的理化技術研究所了，他們有實驗室級別的LCP薄膜製備能力，但是產能比滬市有機所更小，而且還不對外供貨。」
「那國外呢？」
「杜邦，他們有款LCP膜，熱膨脹係數可以做到百萬分之八，厚度最低能做到十二微米，各項指標都很理想，就是價格高的離譜，而且他們還實行出口管制，能不能買到全得看運氣。」