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電子束光刻工藝在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜上成功突破

彩经网排列三走势图:電子束光刻工藝在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜上成功突破

發布日期:2017-05-10 00:00 來源://www.zxssah.com.cn 點擊:

排列三跨度走势图2019 www.zxssah.com.cn       [據物理學組織網站2017年4月28日報道] 隨著能夠獲得更小尺寸圖形的材料圖形化工藝技術的不斷完善,納米技術得到了長足的進步。作為材料圖形化工藝的主要方法之一,電子束光刻(EBL, electron-beam lithography)技術在這一發展過程起到了不可替代的作用。電子束光刻是將對電子束敏感的材料暴露在聚焦電子束下來實現材料的圖形化的。當材料的特征尺寸從宏觀尺度縮小至納米尺度,單個原子和分子便可以被操縱來改變材料的性質,如材料的顏色、化學活性、導電性和光交互性等。

  為了找到合適的方法來滿足對材料圖形化特征尺寸進一步縮小持續增長的需求,美國能源部(DOE)科學辦公室布魯克海文國家實驗室功能納米材料研究中心(CFN)的科研人員一直在電子束光刻技術研發領域尋求突破,最近,剛剛創造了一項新的記錄。他們在掃描透射電子顯微鏡(STEM)的輔助下利用電子束光刻工藝在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜上成功實施了特征尺寸約1納米、間距11納米的圖形化工藝,得到的圖形面密度可高達每平方厘米一萬億個。這一創紀錄的研究成果已在《納米快報》上發表。

  研究人員表示,他們從事該研究的主要目的是想了解材料的光、電、熱及其它性能是如何隨特征尺寸的減小而發生改變的。直到現在,還從未有過以如此可控、高效的方式實現1納米分辨率的圖形化工藝。

  商業電子束光刻設備典型的材料圖形化尺寸一般在10到20納米之間??墑迪指叻直媛釋夾蔚募際躋話愣夾枰厥獾奶跫?,這些苛刻的條件不但限制了這些技術的實用性,而且效率并不高。在本研究中,研究人員突破傳統電子束光刻工藝分辨率極限的秘訣在于他們在功能材料研究中心的一臺相差校正掃描透射電子顯微鏡(STEM是一種可提供原子尺度聚焦電子束的特殊顯微鏡)中安裝了一個圖形發生器(一種根據計算機軟件輔助設計精確控制電子束在材料樣品上的移動從而實現材料圖形工藝的電子系統)。通過這樣的方式,研究人員將一個單純的成像工具轉變成了一個不僅可以實現原子級分辨率成像而且還可以制作原子級分辨率圖形結構的繪圖工具。

  測量實驗結果顯示,該設備將現有圖形化特征尺寸縮小了約200%(從5納米縮小到了1.7納米),圖形面密度增加了一倍(從每平方厘米4000億增加到每平方厘米8000億),圖形間距從16納米縮減到11納米。

  經研究人員圖形化處理的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜可作為模板將接近1納米尺寸分辨率的圖形轉移到其它材料。研究人員憑借這一思路成功在金屬材料(金鈀)和半導體材料(氧化鋅)上實現了特征尺寸小于5納米的圖形化工藝。

  研究人員指出,電子束光刻工藝的分辨率會受到很多因素的影響,其中包括設備局限性、電子束間相互作用、聚合物材料特性和分子尺寸及光刻化學工藝制程控制等。

  該研究成果最令人興奮之處還在于實現了遠小于聚甲基丙烯酸甲酯高聚物26納米有效半徑的圖形尺寸。接下來,研究團隊計劃用該技術研究1納米尺寸圖形化材料的性質。一個短期目標是證明傳統半導體硅材料在接近1納米尺寸時的電學及光學性能會發生改變。

  新的相差校正電子束光刻技術為材料工程開啟了很多令人激動的可能性,原子尺度的材料性能調控將不再是無法實現的夢想!


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