西湖大學突破“冰刻”三維微納加工技術

　　在僅有頭發絲八分之一粗細的光纖末端進行“冰刻”加工，且一次雕刻上百件作品，這是西湖大學仇旻實驗室團隊近期發布的一項三維微納加工技術。

　　近兩個月內，該團隊在《納米快報》《納米尺度》《應用表面科學》等期刊上連續發表了一系列研究成果。

　　研究人員介紹，在2018年發布的“冰刻”系統研發的基礎上，這次發布的“冰刻2.0”技術以“原料進、成品出”為目標，力爭打造從精確定位到精準控制雕刻力度，再到以“冰雕”為模具制作結構、加工器件的一體化系統。

　　電子束光刻技術是微納加工的核心技術之一，而光刻膠是加工過程中非常關鍵的材料。要在硅晶片上進行納米尺度的加工，首先要將光刻膠均勻涂抹在晶片表面；用電子束在真空環境中將圖案“寫”在光刻膠上，對應位置的光刻膠性質發生變化；用化學試劑洗去性質改變的光刻膠，能得到鏤空的光刻膠模具；再將金屬“填”進鏤空位置，使之“長”在晶片表面；最后再用化學試劑將光刻膠清洗干凈，去除廢料留下金屬結構。

　　不過，傳統電子束光刻技術有一定局限性。“在樣品上涂抹光刻膠是傳統方法的第一步，這個動作像攤雞蛋餅，如果鐵板不平整，餅就攤不好。抹膠的地方，面積不能太小，否則膠不容易攤開攤勻；材質不能過脆，否則容易破裂。”仇旻實驗室助理研究員趙鼎說。

　　研究團隊將光刻膠換成了冰。他們把樣品放入真空設備，先給樣品降溫再注入水蒸氣。在零下140攝氏度左右的真空環境，水蒸氣會在樣品上凝華成薄薄的冰層。

　　水蒸氣可以包裹任意形狀的表面、輕若無物，使得在脆弱材料上加工變成可能。由于水的特殊性質，加工流程也被極大簡化。例如當電子束打在冰層上，冰會氣化，這樣就能直接雕刻出冰模板，規避了傳統化學清洗引起污染和光刻膠殘留導致良品率低等問題。

　　研究團隊給這層冰起名“冰膠”，給冰膠參與的電子束光刻技術起名“冰刻”。研究團隊負責人、西湖大學副校長仇旻教授說，從本質上講，“冰刻”仍屬于電子束光刻，但它作為一種綠色且“溫和”的加工手段，尤其適用于非平面襯底或者易損柔性材料，甚至生物材料。（記者朱涵）

　　轉自：新華網

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