郑州微纳加工应用

       作为前沿加工技术，飞秒激光加工具有热影响区小、与材料相互作用呈非线性过程、超出衍射极限的高分辨率加工等特点，可以实现对各种材料的高质量、高精度微纳米加工和三维微纳结构制造。飞秒激光对材料的加工方式灵活多样，既可实现增材、减材和等材制造，又能够以激光直写和激光并行加工的方式制备微纳结构。其中，飞秒激光直写通常用于复杂、不规则的微纳结构加工，具有较高的空间分辨率、加工灵活性和自由度，然而鉴于其逐点加工的技术特点，加工效率较低；飞秒激光并行加工包括基于数字微镜器件的光刻技术、空间光调制器和激光干涉加工等方法，具有较高的加工效率，但无法加工任意三维微结构。飞秒激光加工方式各有优缺点，可以根据应用中的实际需求来选择合适的加工技术。微纳加工涉及领域广、多学科交叉融合，其较主要的发展方向是微纳器件与系统（MEMS）！郑州微纳加工应用

基于掩模板图形传递的光刻工艺可制作宏观尺寸的微细结构，受光学衍射的极限，适用于微米以上尺度的微细结构制作，部分优化的光刻工艺可能具有亚微米的加工能力。例如，接触式光刻的分辨率可能到达0.5μm，采用深紫外曝光光源可能实现0.1μm。但利用这种光刻技术实现宏观面积的纳米/亚微米图形结构的制作是可欲而不可求的。近年来，国内外很多学者相继提出了超衍射极限光刻技术、周期减小光刻技术等，力求通过曝光光刻技术实现大面积的亚微米结构制作，但这类新型的光刻技术尚处于实验室研究阶段。宿迁微纳加工器件微纳加工平台支持基础信息器件与系统等多领域、交叉学科，开展前沿信息科学研究和技术开发。

电子束的能量越高，束斑的直径就越小，比如10keV的电子束斑直径为4nm，20keV时就减小到2nm。电子束的扫描步长由束斑直径所限制。步长过大，不能实现紧密地平面束扫描;步长过小，电子束扫描区域会受到过多的电子散射作用。电子束流剂量由电子束电流强度和驻留时间所决定。电子束流剂量过小，抗蚀剂不能完全感光;电子束流剂量过大，图形边缘的抗蚀剂会受到过多的电子散射作用。由于高能量的电子波长要比光波长短成百上千倍，因此限制分辨率的不是电子的衍射，而是各种电子像散和电子在抗蚀剂中的散射。电子散射会使图形边缘内侧的电子能量和剂量降低，产生内邻近效应;同时散射的电子会使图形边缘外侧的抗蚀剂感光，产生外邻近效应。内邻近效应使垂直的图形拐角圆弧化，而外邻近效应使相邻的图形边缘趋近和模糊。

    高精度的微细结构可以通过电子束直写或激光直写制作，这类光刻技术，像“写字”一样，通过控制聚焦电子束（光束）移动书写图案进行曝光，具有很高的曝光精度，但这两种方法制作效率极低，尤其在大面积制作方面捉襟见肘，目前直写光刻技术适用于小面积的微纳结构制作。近年来，三维浮雕微纳结构的需求越来越大，如闪耀光栅、菲涅尔透镜、多台阶微光学元件等。据悉，苹果公司新上市的手机产品中人脸识别模块就采用了多台阶微光学元件，以及当下如火如荼的无人驾驶技术中激光雷达光学系统也用到了复杂的微光学元件。这类精密的微纳结构光学元件需采用灰度光刻技术进行制作。直写技术，通过在光束移动过程中进行相应的曝光能量调节，可以实现良好的灰度光刻能力。 通过光刻技术制作出的微纳结构需进一步通过刻蚀或者镀膜，才可获得所需的结构或元件。

2012年北京工业大学Duan等使用课题组自行研制的皮秒激光器对金属钼、钛和不锈钢进行了精密制孔研究，并利用旋切制孔方式对厚度为0.3mm的金属钼实现了孔径ϕ小于200μm的微孔加工，利用螺旋制孔方式在厚度为1mm不锈钢上实现了孔径为200μm的制孔效果。实验指出大口径微孔加工应采用旋切制孔方式，而加工较小口径时则更宜选用螺旋制孔方式。皮秒激光精密微孔加工过程中，对于厚度较小的材料(d<1μm)，由于激光与材料作用的时间较短，以采用高峰值功率、窄脉宽的激光为宜，而对于厚度在百微米甚至超过1mm的金属材料的微孔加工，除了要考虑激光峰值功率以及脉冲宽度外，选择合适的制孔方式是必要的。此外，根据材料结构的不同还应该选择是否采用偏振输出等因素。微纳加工技术指尺度为亚毫米、微米和纳米量级元件的优化设计、加工、组装、系统集成与应用技术。南昌高精度微纳加工

微纳加工中，材料湿法腐蚀是一个常用的工艺方法。郑州微纳加工应用

        微纳加工是指制造特征尺寸以纳米为单位的结构，尤其是侧面小于20纳米的结构。目前的技术大多只允许在二维意义上进行微纳加工。纳加工通常用于制造计算机芯片，传统的光刻技术是计算机行业的支柱，可用于创建尺寸小于22m的特征，虽然这是非常昂贵的，而目且目前还不被认为是经济有效的。广东省科学院半导体研究所微纳加工平台，面向半导体光电子器件、功率电子器件、MEMS、生物芯片等前沿领域，致力于打造高级的公益性、开放性、支撑性枢纽中心。平台拥有半导体制备工艺所需的整套仪器设备，建立了一条实验室研发线和一条中试线，加工尺寸覆盖2-6英寸（部分8英寸），同时形成了一支与硬件有机结合的专业人才队伍。平台当前紧抓技术创新和公共服务，面向国内外高校、科研院所以及企业提供开放共享，为技术咨询、创新研发、技术验证以及产品中试提供技术支持。郑州微纳加工应用

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