隨著電子束光刻技術(shù)和電感耦合等離子體(ICP)刻蝕技術(shù)的出現(xiàn),平面微納加工工藝正在推動以單電子器件與自旋電子器件為代標(biāo)的新一代納米電子學(xué)的發(fā)展.當(dāng)微納加工技術(shù)應(yīng)用到光電子領(lǐng)域,就形成了新興的納米光電子技術(shù),,主要研究納米結(jié)構(gòu)中光與電子相互作用及其能量互換的技術(shù).納米光電子技術(shù)在過去的十多年里,一方面,,以低維結(jié)構(gòu)材料生長和能帶工程為基礎(chǔ)的納米制造技術(shù)有了長足的發(fā)展,包括分子束外延(MBE),、金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積(MOCVD)和化學(xué)束外延(CBE),,使得在晶片表面外延生長方向(直方向)的外延層精度控制到單個原子層,從而獲得了具有量子尺寸效應(yīng)的半導(dǎo)體材料;另一方面,,平面納米加工工藝實(shí)現(xiàn)了納米尺度的光刻和橫向刻蝕,,使得人工橫向量子限制的量子線與量子點(diǎn)的制作成為可能.同時,光子晶體概念的出現(xiàn),,使得納米平面加工工藝廣的地應(yīng)用到光介質(zhì)材料折射率周期性的改變中,。 微納檢測主要是表征檢測:原子力顯微鏡、掃描電鏡,、掃聲波掃描顯微鏡、白光干涉儀,、臺階儀等,。寧德石墨烯微納加工
在微電子與光電子集成中,薄膜的形成方法主要有兩大類,,及沉積和外延生長,。沉積技術(shù)分為物理沉積、化學(xué)沉積和混合方法沉積,。蒸發(fā)沉積(熱蒸發(fā),、電子束蒸發(fā))和濺射沉積是典型的物理方法;化學(xué)氣相沉積是典型的化學(xué)方法,;等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積是物理與化學(xué)方法相結(jié)合的混合方法,。薄膜沉積過程,通常生成的是非晶膜和多晶膜,沉積部位和晶態(tài)結(jié)構(gòu)都是隨機(jī)的,,而沒有固定的晶態(tài)結(jié)構(gòu),。外延生長實(shí)質(zhì)上是材料科學(xué)的薄膜加工方法,其含義是:在一個單晶的襯底上,,定向地生長出與基底晶態(tài)結(jié)構(gòu)相同或相似的晶態(tài)薄層,。其他薄膜成膜方法,如電化學(xué)沉積,、脈沖激光沉積法,、溶膠凝膠法、自組裝法等,,也都廣用于微納制作工藝中,。不同的表面微納結(jié)構(gòu)可以呈現(xiàn)出相應(yīng)的功能,隨著科技的發(fā)展,,不同功能的微納結(jié)構(gòu)及器件將會得到更多的應(yīng)用,。目前表面功能微納結(jié)構(gòu)及器件,諸如超材料,、超表面等充滿“神奇”力量的結(jié)構(gòu)或器件,,的發(fā)展仍受到微納加工技術(shù)的限制。因此,,研究功能微納結(jié)構(gòu)及器件需要從微納結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)方面進(jìn)行廣深入的研究,,提高微納加工技術(shù)的加工能力和效率是未來微納結(jié)構(gòu)及器件研究的重點(diǎn)方向。鷹潭微納加工工藝流程微納加工平臺支持基礎(chǔ)信息器件與系統(tǒng)等多領(lǐng)域,、交叉學(xué)科,,開展前沿信息科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)。
高精度的微細(xì)結(jié)構(gòu)可以通過電子束直寫或激光直寫制作,,這類光刻技術(shù),,像“寫字”一樣,通過控制聚焦電子束(光束)移動書寫圖案進(jìn)行曝光,,具有很高的曝光精度,,但這兩種方法制作效率極低,尤其在大面積制作方面捉襟見肘,,目前直寫光刻技術(shù)適用于小面積的微納結(jié)構(gòu)制作,。近年來,三維浮雕微納結(jié)構(gòu)的需求越來越大,,如閃耀光柵,、菲涅爾透鏡、多臺階微光學(xué)元件等,。據(jù)悉,,蘋果公司新上市的手機(jī)產(chǎn)品中人臉識別模塊就采用了多臺階微光學(xué)元件,,以及當(dāng)下如火如荼的無人駕駛技術(shù)中激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)也用到了復(fù)雜的微光學(xué)元件。這類精密的微納結(jié)構(gòu)光學(xué)元件需采用灰度光刻技術(shù)進(jìn)行制作,。直寫技術(shù),,通過在光束移動過程中進(jìn)行相應(yīng)的曝光能量調(diào)節(jié),可以實(shí)現(xiàn)良好的灰度光刻能力,。
微納加工大致可以分為“自上而下”和“自下而上”兩類,。“自上而下”是從宏觀對象出發(fā),,以光刻工藝為基礎(chǔ),,對材料或原料進(jìn)行加工,小結(jié)果尺寸和精度通常由光刻或刻蝕環(huán)節(jié)的分辨力決定,?!白韵露稀奔夹g(shù)則是從微觀世界出發(fā),通過控制原子,、分子和其他納米對象的相互作用力將各種單元構(gòu)建在一起,,形成微納結(jié)構(gòu)與器件?;诠饪坦に嚨奈⒓{加工技術(shù)主要包含以下過程:掩模(mask)制備,、圖形形成及轉(zhuǎn)移(涂膠、曝光,、顯影),、薄膜沉積、刻蝕,、外延生長,、氧化和摻雜等。在基片表面涂覆一層某種光敏介質(zhì)的薄膜(抗蝕膠),,曝光系統(tǒng)把掩模板的圖形投射在(抗蝕膠)薄膜上,,光(光子)的曝光過程是通過光化學(xué)作用使抗蝕膠發(fā)生光化學(xué)作用,形成微細(xì)圖形的潛像,,再通過顯影過程使剩余的抗蝕膠層轉(zhuǎn)變成具有微細(xì)圖形的窗口,,后續(xù)基于抗蝕膠圖案進(jìn)行鍍膜、刻蝕等可進(jìn)一步制作所需微納結(jié)構(gòu)或器件,。 我造技術(shù)的研究從其誕生之初就一直牢據(jù)行國的微納制造技術(shù)的研究與世界先進(jìn)水平業(yè)的杰出位置。
近年來,,激光技術(shù)的飛速發(fā)展使的激光蝕刻技術(shù)孕育而生,,類似于激光直寫技術(shù),激光蝕刻技術(shù)通過控制聚焦的高能短波/脈沖激光束直接在基材上燒蝕材料并“雕刻”出微細(xì)結(jié)構(gòu),。它不但能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)意義的薄膜蝕刻,,而且可以用來實(shí)現(xiàn)三維的微結(jié)構(gòu)制作,。飛秒高峰值功率激光于有機(jī)聚合物的介質(zhì)的作用具有比較多科學(xué)上比較吸引人注目的特點(diǎn),其中,,雙光子作用下的聚合作用已被成功運(yùn)用于三維納米結(jié)構(gòu)制作,,可以制作出非常復(fù)雜、特殊的三維微細(xì)結(jié)構(gòu),。微納加工設(shè)備主要有:光刻,、刻蝕、鍍膜,、濕法腐蝕,、絕緣層鍍膜等。鷹潭微納加工工藝流程
微納檢測主要是表征檢測:原子力顯微鏡,、掃描電鏡,、掃描顯微鏡、XRD,、臺階儀等,。寧德石墨烯微納加工
微納測試與表征技術(shù)是微納加工技術(shù)的基礎(chǔ)與前提,它包括在微納器件的設(shè)計,、制造和系統(tǒng)集成過程中,,對各種參量進(jìn)行微米/納米檢測的技術(shù)。微米測量主要服務(wù)于精密制造和微加工技術(shù),,目標(biāo)是獲得微米級測量精度,,或表征微結(jié)構(gòu)的幾何、機(jī)械及力學(xué)特性,;納米測量則主要服務(wù)于材料工程和納米科學(xué),,特別是納米材料,目標(biāo)是獲得材料的結(jié)構(gòu),、地貌和成分的信息,。在半導(dǎo)體領(lǐng)域人們所關(guān)心的與尺寸測量有關(guān)的參數(shù)主要包括:特征尺寸或線寬、重合度,、薄膜的厚度和表面的糙度等等,。未來,微納測試與表征技術(shù)正朝著從二維到三維,、從表面到內(nèi)部,、從靜態(tài)到動態(tài)、從單參量到多參量耦合,、從封裝前到封裝后的方向發(fā)展,。探索新的測量原理、測試方法和表征技術(shù),,發(fā)展微納加工及制造實(shí)時在線測試方法和微納器件質(zhì)量快速檢測系統(tǒng)已成為了微納測試與表征的主要發(fā)展趨勢,。不同的表面微納結(jié)構(gòu)可以呈現(xiàn)出相應(yīng)的功能,,隨著科技的發(fā)展,不同功能的微納結(jié)構(gòu)及器件將會得到更多的應(yīng)用,。目前表面功能微納結(jié)構(gòu)及器件,,諸如超材料、超表面等充滿“神奇”力量的結(jié)構(gòu)或器件,,的發(fā)展仍受到微納加工技術(shù)的限制,。因此,研究功能微納結(jié)構(gòu)及器件需要從微納結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)方面進(jìn)行廣深入的研究,。 寧德石墨烯微納加工