　　記者12月9日從西湖大學(xué)獲悉,，近兩個(gè)月來(lái),，西湖大學(xué)納米光子學(xué)與儀器技術(shù)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人仇旻和他的研究團(tuán)隊(duì)在《納米快報(bào)》《納米尺度》《應(yīng)用表面科學(xué)》等國(guó)際知名期刊上，連續(xù)發(fā)表了一系列關(guān)于冰刻的研究成果,。

　　在微米甚至納米級(jí)別的“冰雕”上,，該研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)從精確定位到精準(zhǔn)控制雕刻力度，再到以“冰雕”為模具制作結(jié)構(gòu),、加工器件——一種新型三維微納加工系統(tǒng)雛形初現(xiàn),。

　　光刻膠之短，“冰膠”之長(zhǎng)

　　要理解他們研發(fā)的冰刻技術(shù),，需要先了解傳統(tǒng)的電子束光刻技術(shù),。

　　在傳統(tǒng)的電子束光刻技術(shù)中，通常需要將一種叫做光刻膠的材料均勻地涂抹在晶片表面,。

　　電子束作用在光刻膠上,，會(huì)改變相應(yīng)位置的光刻膠性質(zhì)。隨后再進(jìn)行洗膠,、填金屬,、再洗膠等一系列流程。

　　可以看出,，光刻膠是微納加工過(guò)程中非常關(guān)鍵的材料,，不過(guò),，光刻膠也存在一定局限性。

　　“在樣品上涂抹光刻膠,，這是傳統(tǒng)光刻加工的第一步,。這個(gè)動(dòng)作有點(diǎn)像攤雞蛋餅，如果鐵板不平整,，餅就攤不好,。同時(shí)，被抹膠的地方,，面積不能太小,，否則膠不容易攤開(kāi)攤勻；材質(zhì)不能過(guò)脆,，否則容易破裂,。”仇旻實(shí)驗(yàn)室助理研究員趙鼎說(shuō),。

　　如果把光刻膠換成薄薄的一層冰,，會(huì)是什么樣的效果？

　　“我們把樣品放入真空設(shè)備后,，先給樣品降溫再注入水蒸氣,，水蒸氣就會(huì)在樣品上凝華成薄薄的冰層?！壁w鼎說(shuō),，光刻膠之所短恰恰是水之所長(zhǎng)。

　　因?yàn)?，在零?40攝氏度左右的真空環(huán)境中,，水蒸氣可以包裹任意形狀的表面，哪怕是極小的樣品也沒(méi)有問(wèn)題,；水蒸氣的輕若無(wú)物,，也使在脆弱材料上加工變成可能。

　　對(duì)應(yīng)光刻膠,，科研人員給這層水冰起名“冰膠”,，給冰膠參與的電子束光刻技術(shù)起名“冰刻”。

　　趙鼎介紹,，一旦將光刻膠換成冰膠,，還能夠極大地簡(jiǎn)化加工流程。因?yàn)楸z可以通過(guò)直接被電子束雕刻,、融化或氣化即可去除,，所以加工過(guò)程中，無(wú)需用化學(xué)試劑清洗光刻膠，從而規(guī)避了洗膠帶來(lái)的污染,，以及難以洗凈的光刻膠殘留導(dǎo)致良品率低等問(wèn)題,。

　　“冰刻2.0”，硬件初具雛形

　　據(jù)介紹,，仇旻和他的團(tuán)隊(duì)曾在2018年完成了國(guó)內(nèi)首臺(tái)“冰刻”系統(tǒng)的研發(fā),。加入西湖大學(xué)后，仇旻帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)繼續(xù)研發(fā)功能更加強(qiáng)大的“冰刻2.0”系統(tǒng),。

　　在最近的研究中,，研究團(tuán)隊(duì)從多個(gè)維度入手，不斷提升冰刻技術(shù),，并取得一系列新進(jìn)展,。

　　一方面，該研究團(tuán)隊(duì)掌握了如何在冰刻中精準(zhǔn)定位,。他們發(fā)現(xiàn),，當(dāng)加工多層式三維立體結(jié)構(gòu)時(shí)，可以先使用低強(qiáng)度的電子束,，精確定位后再加大強(qiáng)度,，正式開(kāi)始“鏤空”作業(yè)。另一方面,，實(shí)驗(yàn)室成員還找到了控制冰刻力度的方法,。實(shí)驗(yàn)顯示，冰膠去除厚度與電子作用強(qiáng)度呈線性關(guān)系,。

　　“‘冰刻1.0’系統(tǒng)的儀器體積較小,、功能單一，適用于簡(jiǎn)單微納結(jié)構(gòu)的制作……當(dāng)前‘冰刻2.0’的研發(fā)才剛剛開(kāi)始,，但系統(tǒng)的硬件設(shè)施已初具雛形?！壁w鼎告訴科技日?qǐng)?bào)記者,，該團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“原料進(jìn)，成品出”的一站式微納加工,。

　　從全球范圍來(lái)看,，冰刻技術(shù)的研發(fā)仍處于起步階段。這樣的技術(shù),，將來(lái)有哪些用場(chǎng),？

　　在仇旻看來(lái)，從本質(zhì)上講,，“冰刻”仍屬于電子束光刻,。但它作為一種綠色且“溫和”的加工手段，尤其適用于非平面襯底或者易損柔性材料，甚至生物材料,。

　　“在電子束光刻這個(gè)框架體系下,，冰膠與傳統(tǒng)光刻膠之間更像是互補(bǔ)關(guān)系。傳統(tǒng)光刻膠工藝成熟,，特別適合在大面積平整襯底上加工,，冰膠則在微小的、不規(guī)則的或者非平面的襯底上加工優(yōu)勢(shì)更加突出,?！壁w鼎說(shuō)，目前來(lái)看,，冰刻技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景集中在基于光纖,、納米線、納米管以及二維材料的新型光電子器件制備,。

　　復(fù)旦大學(xué)物理系主任,、超構(gòu)材料與超構(gòu)表面專(zhuān)家周磊教授評(píng)價(jià)說(shuō)，這項(xiàng)工作對(duì)于研發(fā)集成度更高,、功能性更強(qiáng)的光電器件具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,。

　　本報(bào)記者劉園園通訊員馮怡

（責(zé)編：張志峰）