在纳米世界，这项技术正挥斥方遒 | 大家

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大师

陈·菲恩（Chen Yifang）

福丹大学信息科学与工程学院教授兼博士主管

奇妙的纳米世界是指由数百至数百个原子组成的材料结构，大小范围为1至100纳米，并且具有新功能。从历史上看，由于缺乏纳米化技术，这种尺寸范围内发生的自然现象一直是科学认知的盲点。

在1980年代，信息技术，材料增长技术以及由计算机代表的高精度工具和设备的开发产生了纳米技术。其中kaiyun官方网站登录入口，电子束光刻作为一种先进的纳米制造技术，为科学和技术人员创造了各种多样化的纳米结构和设备，并建立了一个五颜六色的纳米世界，具有许多跨学科的学科，包括物理，化学，生物学，等等。

Electron beam lithography, as the name suggests, uses a focused electron beam with a certain kinetic energy (10 keV to 100 keV) and a beam current (100 pA to 200 nA) to replace the light in traditional lithography, and expose and develop the photoresist pre-coated on the substrate surface - the most commonly used polymethyl methacrylate (PMMA) - to achieve nanoscale patterning.

如图1（a）所示，通常，焦点电子光束斑点尺寸在7至10纳米之间。与光谱法相比，两个光刻过程在过程流中完全一致且兼容。就曝光模式而言，光刻斑块的使用和最小线宽度的光刻能力存在差异。电子束光刻具有以下一系列独特的技术优势。

（1）高分辨率：可以相对容易地达到低分子光刻线。 （2）高灵活性：由于不需要光刻架构，因此可以根据要求随时调整光刻图形。 （3）高稳定性：当前的专业电子束曝光机具有高度稳定的性能，使电子束光刻的过程窗口稳定且可控。 （4）高可靠性：光刻性能在可重复性和可靠性方面都出色。但是，电子束光刻的单点串行连续曝光模式也给它带来了重要的缺点：缓慢的图形速度会导致低收率，并且不适合大规模制造半导体生产。

图1：曝光机（B）的电子束光刻过程流量（A）和单点字符串写作概念图

电子束光刻的应用

强大的光刻功能，高灵活性和电子束光刻的高稳定性使得该技术在纳米科学基础研究和纳米技术的发展领域具有极大的应用范围。电子束光刻在基础科学研究，高级纳米光刻技术和高端制造中非常有用。

基础科学研究纳米物理学（纳米植物，上层结构表面材料的光场调节，纳米电子学，新的纳米局部疗法效应，量子传输，量子计算和通信），纳米结构和设备，光学，电气和运输特征 ETC。

先进的纳米光刻技术几乎所有光刻技术都要求使用电子光谱学为它们制造光刻图或光刻磨料，包括预制的光刻学和纳米印刷模板，用于光刻图（Holographic/Holographic/Holographic/Holographic/Holographic/Interferencation/Interferencation/Interferional Interferencaphictic，深层紫外线/近距离紫外线图谱图）。光刻，泰伯（Taber）光刻），预制的光刻学和纳米印刷模板。

高端制造还可以在高端工业生产中发现各地的电子光光刻的使用。但是，由于电子束光刻纳米制造的高成本和低输出，其生产仅适用于高价值和低质量产生。 For example, the manufacturing of customized photolithographic plates, nanoscale T-gate direct writing of microwave and terahertz wave devices, confidential chip manufacturing, high-level anti-counterfeiting code manufacturing and military production, etc. Let me give you a good case: most semiconductor chip manufacturers at home and abroad have electron beam lithography equipment, and the purpose is to produce the new generation of chip prototypes in the R&D通过直接编写电子束，以有效地避免在生产线上开发测试芯片的高成本。

电子束光刻的神奇纳米制作案例

将电子束光刻与传统的半导体工艺技术相结合，已经形成了基于电子束光刻的纳米制造过程流量和系统。以下将使用特定的纳米化应用程序案例来解释：为什么要制造纳米级结构和设备；电子束光刻纳米制作的跨涂层深度和宽度；电子束光刻的无限魔法纳米化。

小是美丽的！

早在65年前，1959年，美国加利福尼亚技术研究所的物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）在他的科学报告中指出，他的科学报告“有足够的空间在20世纪的底部”：分子结构的“底层”：由新的纳米材料形成新的纳米材料，这可能会形成新的纳米材料，这会导致新的纳米材料，这会导致材料的新特征，这可能会导致材料，偶然地，偶然地将在能源，制造，环境保护，医疗保障，安全和通信领域对人类的突破，并解决现有技术无法克服的科学和技术问题。 Feynman的报告清楚地阐明了纳米技术的真正含义和概念，即“小是美！”

自1960年代以来开发的自上而下的电子束光刻纳米化纳米化创建了一系列各种新的纳米结构，设备和系统，解决了自下而上原子组装技术效率低下的问题，并促进了1980年代出现的纳米技术的剧烈发展。

In 2008, when I was working at Appleton Laboratory in Rutherford, England, I received an invitation from the Oxford Channel of the UK: To celebrate the 10th anniversary of the opening of the Science column of the channel, electron beam lithography technology should be used to engrave the words "BBC", "STFC" and "Science Matters" on the fine hairs of bees to show the power of advanced nanofabrication.蜜蜂羊毛的直径与人毛的直径相同，大约80至100微米，如图2（b）所示。图2（c）是使用电子束直接在蜜蜂羊毛上编写纳米级文本的扫描电子显微镜照片。这一成功的震惊是小巧就是美！

图2关于蜜蜂细头发的字母。 （a）蜜蜂照片； （b）蜜蜂羽毛的SEM照片； （c）作者使用电子束光刻雕刻纳米级文本在蜜蜂羊毛上

有史以来最小的纳米邮票

但是，与大规模生产相比，电子束光刻具有慢速和低收率的缺陷。为此，在美国明尼苏达大学工作的中国科学家周（Zhou Yu）于1995年在国际化上发明了纳米印刷版画，为纳米结构和设备的低成本大规模制造开辟了新的途径。然而，纳米印刷模板制造是该技术开发的瓶颈之一。电子束光刻纳米制作很好地解决了这种技术瓶颈。图3显示了作者及其学生制作的各种纳米级烙印模板。其中，图3（a）显示了Fudan University School标志的烙印模板在硅底物上制成的模板。它的直径约为3微米，边界线宽度为120纳米，高度为300纳米。它应该被视为历史上最小的纳米印刷邮票！

图3作者和他的学生使用电子束光刻分别在硅，碳化硅和玻璃上生产各种纳米膜模板。其中（a）用硅材料制成的印记； （b）至（d）是具有各种函数的纳米图像模板

科学巨人的纳米肖像

可以通过使用电子束暴露于光孔器的电荷剂量梯度，称为电子束灰度光刻，可以实现三维图案。我们可以根据原始图像在纳米级的级别上使用电子束的细魔笔来描绘三维数字。图4显示了作者的学生使用电子束灰度光刻成功地生成了科学巨头的纳米孔道。

图4使用电子束灰度光刻产生的科学巨头的纳米孔道图。 （a）和（b）对于爱因斯坦的纳米磨蚀； （c）对于福丹大学前校长Xie Xide先生的纳米磨石。

用南美闪烁蝴蝶的蓝色翅膀揭示了本世纪的奥秘

自然界中的许多水晶矿石，动物（变色龙皮肤，鳞片，孔雀羽毛）和植物（花）的某些组织具有多种颜色（如图5所示），但实际上并不是由材料的色素引起的开元棋官方正版下载，而是由散射，衍射，衍射，衍射，折射和光线所形成的，这些颜色由某些定期布置在其内部颜色的颜色，这些颜色被称为结构，这些颜色是结构的。其中，最具代表性的是由著名的南美闪烁蝴蝶翅膀发出的令人眼花blue乱的蓝色，这是“闪光蝴蝶”的名称。

图5自然界中的动物和植物有多种颜色。 （a）蜥蜴； （b）红色锯蝴蝶； （c）南美闪烁蝴蝶； （d）透射电子显微镜照片的南美闪烁蝴蝶翅膀的横截面照片，显示了周期性的光栅结构垂直排列。

纳米光子学的基本原理指出，任何材料都会发出某种光泽的颜色，也就是说，它只能朝着一定方向显示令人眼花of乱的亮度。但是，南美闪烁的蝴蝶的翅膀从广阔的视角上显示出令人眼花azz乱的蓝色，这与最基本的光学原理相反。这种奇怪的光学特性引起了世界各地科学家的浓厚兴趣，并促使他们进行了许多科学研究。

300多年前，荷兰科学家莱文尼克（Levinhoek）和英国科学家牛顿（Newton）分别对南美闪光蝴蝶的蓝色奥秘进行了研究。牛顿曾经预测，南美闪烁的蝴蝶翅膀必须具有周期性的光栅结构。但是牛顿无法对这种光栅的排列方式做出任何解释，以便蝴蝶翼在各个方向发出闪亮的蓝色。直到1930年代传播电子显微镜的发明才能获得闪烁的蝴蝶翅膀的内部结构，最后发现了本世纪的奥秘。

但是，闪光蝴蝶翅膀内的垂直布置的光栅结构为纳米模拟带来了问题。很长一段时间以来，科学家只能将这种天然翼用作模具kaiyun全站app登录入口，并使用材料倒入模仿蝴蝶翅膀的结构来进行基本的光学研究。

作者的博士生使用了一个创新的多层胶水渗透率的过程，成功地模仿了南美闪烁的蝴蝶的垂直光栅结构，获得了相同的闪闪发光的蓝色，并使用了准杂种重新构造模型来定量地解释了南美闪光蝴蝶的蓝色蓝色神秘，并开发了nananoannoan butterfly butterfly butterfly butterfly butterfly butterfly butterfly butterfly butternuts fording for for for for for for。

微波/Terahertz波浪设备的建筑艺术

微波炉和Terahertz Wave技术在通信，雷达成像，安全检查，传感，环境监测和医疗诊断领域具有重要应用。在这种高频上运行的半导体设备内部的关键结构（栅极电极）不仅必须在纳米大小的范围内，而且还必须使用电子束光刻来实现此类T型栅极的GATE，也必须是T型门，而Gate电极的几何形状也必须为T形。