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

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。