清華新聞網(wǎng)4月27日電 大面積陣列式納米結(jié)構(gòu)在光場(chǎng)調(diào)控、分子篩選組裝、材料沉積等方面具有重要的作用，但是目前的制備技術(shù)尚無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足高通量、結(jié)構(gòu)一致、特征尺寸可調(diào)等核心目標(biāo)。深入探究影響結(jié)構(gòu)一致性的關(guān)鍵因素、確定結(jié)構(gòu)通量和特征尺寸調(diào)諧的機(jī)制，是該領(lǐng)域的重大需求。
近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院李星輝團(tuán)隊(duì)提出空間雙干涉同步的全息光刻方法，從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面驗(yàn)證了利用正交雙軸洛埃鏡干涉儀制作高通量、結(jié)構(gòu)一致、特征尺寸可調(diào)納米結(jié)構(gòu)的可行性。該干涉儀單元由兩個(gè)反射鏡和一個(gè)光柵基底以正交角錐結(jié)構(gòu)布局組成，能將單光束按波前分割方案分成三個(gè)子光束，實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的二維交叉干涉條紋。團(tuán)隊(duì)分析了三個(gè)子光束的偏振矢量非正交性，精確計(jì)算了任意兩個(gè)子光束之間的相干情況?；谝韵聝蓚€(gè)條件：（a）消除兩個(gè)反射子光束附加干涉；（b）入射子光束與兩個(gè)反射子光束之間干涉強(qiáng)度相等，研究了偏振矢量非正交性的分布趨勢(shì)，系統(tǒng)性建立了偏振調(diào)制的理論模型，在任意入射角下確立了三個(gè)子光束的初始偏振角的最佳組合方案。本研究在500、750、1000、1250和1500nm五個(gè)不同微納尺度范圍內(nèi)進(jìn)行了系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)，該偏振調(diào)制的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論仿真模型具有高度一致性，驗(yàn)證了所提出的基于雙干涉全息光刻偏振調(diào)制理論的正確性和可行性。
本研究系統(tǒng)性揭示了高通量納米結(jié)構(gòu)全息光刻高效調(diào)控內(nèi)部機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了一種快速穩(wěn)定加工大面積陣列式納米結(jié)構(gòu)的新方法，在光子晶體光場(chǎng)調(diào)控、光學(xué)編碼器二維光柵加工等方面具有很好的應(yīng)用前景。此外，本研究所提出的偏振調(diào)制全息光刻方法對(duì)其它多光束干涉光刻技術(shù)具有重要的指導(dǎo)性作用。
高通量納米結(jié)構(gòu)全息光刻高效調(diào)控內(nèi)部機(jī)制
相關(guān)成果近日以“面向高一致性、周期可調(diào)微納尺度結(jié)構(gòu)的偏振全息光刻系統(tǒng)技術(shù)”（Polarized holographic lithography system for high-uniformity microscale patterning with periodic tunability）為題發(fā)表在《自然》（Nature）旗下期刊《微系統(tǒng)與納米工程》（Microsystems & Nanoengineering）。清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院李星輝助理教授為本文通訊作者，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院博士后薛高鵬博士和清華-伯克利學(xué)院（TBSI）19級(jí)工學(xué)碩士翟琦航為本文共同第一作者。論文的其他貢獻(xiàn)者包括清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院王曉浩教授、倪凱副教授、周倩副教授、博士研究生陸海鷗和碩士研究生林立宇。該項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。
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https://www.nature.com/articles/s41378-021-00256-z
供稿：深圳國(guó)際研究生院
編輯：李華山
審核：呂婷
