2025-原子级制造技术白皮书（2025.12）-55页

原子级制造技术白皮书“原子级制造基础研究”重大研究计划专家组2025年12月目录01 前言 ............................................................ 11.1 背景 ........................................................ 11.2 本白皮书的意义 .............................................. 202 原子级制造的内涵 ................................................ 32.1 原子级制造的定义 ............................................32.2 原子级制造是物质科学与制造科学的融合 ........................52.3 原子级制造是国家战略需求的关键支撑 ..........................72.4 原子级制造的现状和趋势 .....................................1003 原子级制造原理 ................................................. 153.1 批量原子操控原理 ...........................................153.2 能场/能束与物质的原子尺度作用原理 ..........................173.3 原子级器件设计与工艺仿真 ...................................1904 原子级去除与改性原理与技术 ..................................... 234.1 原子精准一致去除 ...........................................234.2 批量原子定域改性 ...........................................254.3 原子级缺陷控制 .............................................264.4 原子级加工工艺与应用 .......................................2705 原子级构筑原理与技术 ........................................... 285.1 能场调控原子级构筑 .........................................285.2 原子精准团簇的构筑和宏量制备 ...............................305.3 原子层有序生长与界面构筑 ...................................325.4 原子级三维构筑与定向组装 ...................................335.5 新型原子级器件构筑 .........................................355.6 原子级构筑工艺及应用 .......................................3706 原子级制造测量与标准方法 ....................................... 416.1 原子级测控一体前沿 ......................................... 416.2 超分辨动态观测 ............................................. 426.3 材料原子尺度物性表征 ....................................... 436.4 原子级结构测量 ............................................. 446.5 原子级缺陷检测 ............................................. 4607 白皮书观点：原子级制造的挑战与机遇 ............................. 497.1 原子级制造是先进制造发展必然趋势，是国家战略需求必破卡点 ...497.2 原子级制造的三大科学问题与十大技术难题 .....................4908 参考文献 ....................................................... 52101 前言1.1 背景随着信息技术、航空航天、国防军工和新能源等行业的快速发展，核心部件和装备的制造精度要求不断提升，制造精度逐步逼近原子级别，传统的制造方法已经难以满足这些行业对精度的苛刻要求。例如，半导体行业的芯片制程已经接近 2 nm 乃至更小的尺度，对光刻技术和材料加工的要求达到了前所未有的精度标准。当前，传统技术面临着精度无法进一步突破的瓶颈，这些瓶颈制约了高精度、高性能需求的持续增长。因此，突破现有制造技术的局限，探索新的、更精细的制造方法成为实现高端装备和尖端技术的关键路径。在这种背景下，原子级制造应运而生，成为推动高精度制造的重要技术路线。与传统的材料制备和原子操控技术不同，原子级制造不仅关注单个原子或原子层面的精细操控，更强调批量化、一致性和高效性。通过对原子位置和结构的精准调控，原子级制造能够在微观尺度上实现跨尺度构筑，创造出新型材料和器件。例如，光刻技术的精度要求已经达到原子级，芯片的对准精度必须小于 3 个原子直径，这一精度要求无法依靠传统的微观加工技术来实现。...