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物理科学学院教师参与开发新型5nm超高精度激光光刻加工方法

日期:2020-07-10      来源:物理科学学院      作者:王君学     阅读:

新闻网讯 近日,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张子旸研究员、国家纳米中心刘前研究员与我校物理科学学院讲师夏峰合作,在Nano Letters(《纳米快报》)上发表了题为5 nm Nanogap Electrodes and Arrays by a Super-resolution Laser Lithography的研究论文,报道了一种新型5nm超高精度激光光刻加工方法。苏州纳米所研究生秦亮、黄源清和物理科学学院夏峰为论文共同第一作者。张子旸和刘前为论文的通讯作者。

联合研究团队采用自行研发的超分辨激光直写装置(NA=0.9,入=405 nm),基于光热反应机理,利用无机钛膜作为光刻胶,发展了双激光束交叠加工技术(见图1a),通过精确控制能量密度及步长,实现了1/55入射波长的加工尺度,远超光学衍射极限1/2入射波长,达到了最小5 nm的特征线宽(如图1b)。这个研究中,研究团队还利用这种超分辨的激光直写技术,实现了纳米狭缝电极阵列结构的大规模制备(图1b)。相较而言,利用聚焦离子束刻写技术,制备一个纳米狭缝电极需要10到20分钟,而利用本文开发的激光直写技术,可以一小时制备约5×105个纳米狭缝电极,展示了可用于大规模生产的潜力。

夏峰在本文中为实验系统建立了仿真计算模型,计算了激光对系统的热作用过程以及模拟了激光诱导Ti金属薄膜的氧化动力学过程。夏峰的模拟仿真工作为揭示5 nm纳米狭缝电极的加工机理做出了重要贡献,为进一步提高激光直写精度和效率奠定了基础。

本工作得到了国家重点研究计划项目(2016YFA0200403)、国家自然科学基金(No.62875222、11874390、51971070)、Eu-FP7项目(No.247644)、中国博士后科学基金(2017M612182)的支持。

编辑:李鹏