三维微纳加工领域迎来精妙“冰刻”术

杭州，7月23日(记者姜云)——在-130℃左右的真空中，水蒸气会凝结成一层超级光滑的薄冰。最近，浙江大学的研究人员用这种特殊的“冰”代替传统电子束曝光中的光致抗蚀剂，创造出微纳尺度的三维金属结构。这种新颖而简单的“冰雕”技术有望在三维微纳加工中发挥重要作用。

据了解，目前最常用的微纳加工方案是电子束曝光技术，称为“光刻”。实际操作中光刻的精度约为60-80纳米，但不能满足日益突出的微纳器件小型化和精细化的需求。

六年前，刚刚回国的方遒提出用冰作为光刻胶，并将其应用于三维微纳器件加工领域。现在，浙江大学现代光学仪器国家重点实验室的邱敏教授团队经过6年的研发，已经建成了集制冷元件、注水元件、支撑元件和测温元件于一体的全新扫描电子显微镜。

“我们在电子显微镜上制备了纳米冰薄膜，并将冰薄膜移至金属沉积站。这是整个“冷链”的移动控制台。”参与研发的于虹博士说。

通过这种仪器，方遒的团队成功地制作了金字塔、蘑菇、桥梁等三维形状，并确保了工作的准确性——分辨率达到20纳米，定位精度达到100纳米以下。

邱敏介绍说,“冰雕”最大的困难是找到一个平坦的纳米冰薄膜。该团队一直在进行实验，发现真空中-130℃左右的温度正是水蒸气凝结成无定形冰的条件。

光滑的冰膜允许电子束在冰上雕刻出更精致的三维结构。"我们还试图将纳米银放在一根头发丝厚度千分之一的纳米银线上."于虹说。

这项技术已经发表在《纳米快报》杂志上。邱敏认为，这项技术为基于量子点、纳米管、纳米线、石墨烯、光纤和其他材料的新型光电器件创造了更多的可能性。