PDF《微加工简报》

微加工简报 2013年第4期1国内进展中空金属金字塔等离激元结构的三维 激光直写制备 三维微纳米功能结构在很多领域有着重要的应用, 尤其是在新型三 维光电结构与器件领域,可以用来有效的产生或调制表面等离激元, 实现 超越衍射极限的局域聚焦.

三维激光直写是通过双光子聚合作用,在聚 焦光学系统的聚焦区内激发局域聚合作用,可大面积地制作任意形状的 微纳三维结构,近年来,已有大量的这一方面的研究.但这些工作中, 三维结构一般制备在平面衬底上,不可避免的存在衬底对三维光电器件 性能的影响,如对待测光信号的强度和相位等,产生不可忽略的消极影 响.鉴此,中科院物理所微加工实验室的牟佳佳等与L01组的李家方副 研究员合作,发展了一种在镂空支撑衬底上采用双光子吸收光聚合制备 中空金字塔结构并通过热蒸发进行表面金属化的三维微纳结构加工技术. 纳米线生长示意图及其形变现象,热处理形变形成自支 撑点接触及构筑微笼结构对ZnO双层纳米浴盆进行固定 离子束辐照诱导自支撑非晶纳米线弯 曲的衬底与核电效应 较之于平面结构与器件,三维纳米结构与器件可具有更优越的 性能并实现新的功能,如集成有超导三维探测线圈的超导量子干涉 器件,可测与之垂直和平行方向的磁信号.而自支撑纳米结构是构 建三维纳米器件的基础单元.聚焦离子束具有纳米尺度定点定位的 三维加工功能,广泛应用于纳米图形加工与纳米器件制备.通过离 子束辐照进行自支撑纳米材料生长后的形变调控,可用来制备更为 复杂的结构并实现结构功能化,如形成空间纳米点接触及互连线等. 中国科学院物理所微加工实验室的崔阿娟等,在前期的工作中,发 展了一种基于聚焦离子束辐照诱导的三维纳米操纵技术,即通过离 子束辐照,使自支撑一维纳米线发生塑性形变的方法.系统的研究 了聚焦离子束辐照技术对纳米线的形变控制过程与规律.但对形变 的机制的理解还不够深入.最近,通过不同衬底以及不同扫描方式 的使用,进一步阐明衬底的导电性能以及核电效应产生的电相互作 用可以很大程度的决定纳米线的形变方向,为这一技术在形变过程 中的可调控性提供了新的理论与技术基础.该工作发表在Appl. Phys. Lett.

102 (2013) 213112上,得到国家自然科学基金及中国 科学院等相关项目的资助. 与衬底材料及扫描位置相关的离子束辐照产生的一维纳米线形变 热处理诱导的自支撑一维纳米线 的三维形变调制 作为信息社会进步基础的微电子器件与电路的发展历程突出地表 现为小型化、高密度和多功能化的趋势.三维器件与电路不仅体积小、 集成度高, 更重要的是三维结构的引入使之具有更优越的性能、更新颖 的效应,以及更广泛的功能.因此,探索三维功能纳米结构的成型机理 与机制,实现三维功能纳米结构与器件的可控加工,一直备受关注.与 块材或微米尺度的材料相比,一维纳米材料体系在热处理过程中,物质 扩散、颗粒生长以及再结晶过程的差异能更显著的以形变的方式体现. 因此,热处理有望成为一维纳米结构生长后三维形变调控研究的潜在手 段.但怎样在纳米尺度上可控的引入组分、结构以及应力分布的变化, 还具有很大的挑战性.最近,物理所微加工实验室的崔阿娟等与先进材 料实验室的姚毖芯吭币约坝⒐Salford大学的沈铁汉教授等合作, 在前期工作的基础上,通过利用单一金属有机物气体注入系统,在有机 气态分子源受限的模式下,实现了自支撑铂混合物纳米线沿径向的组分 与微结构的非均匀、非对称生长.纳米线形变前后化学组分与高分辨显 微分析证实,与金属有机物气体注入系统的位置相对应,铂混合物纳米 线两侧具有化学组分、微结构的非均匀性,并导致了纳米线两侧产生不 同程度的形变量.通过形变规律的探索与量化处理,进一步掌握了形变 的可控手段,获得了硅锥顶部的自支撑纳米点接触以及将ZnO双层纳米 浴盆进行固定的微笼结构.显示了该技术在三维纳米电学、光学、磁学 以及生物分子学等领域的应用前景.该结果发表在Scientific Reports.