　　記者12月9日從西湖大學(xué)獲悉,，近兩個(gè)月來,，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

　　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程中非常關(guān)鍵的材料,，不過，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，否則膠不容易攤開攤勻,；材質(zhì)不能過脆,，否則容易破裂?！背饡F實(shí)驗(yàn)室助理研究員趙鼎說,。

　　如果把光刻膠換成薄薄的一層冰，會是什么樣的效果,？

　　“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，水蒸氣就會在樣品上凝華成薄薄的冰層,?！壁w鼎說，光刻膠之所短恰恰是水之所長,。

　　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有問題,；水蒸氣的輕若無物，也使在脆弱材料上加工變成可能,。

　　對應(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，還能夠極大地簡化加工流程,。因?yàn)楸z可以通過直接被電子束雕刻,、融化或氣化即可去除,，所以加工過程中，無需用化學(xué)試劑清洗光刻膠,，從而規(guī)避了洗膠帶來的污染,，以及難以洗凈的光刻膠殘留導(dǎo)致良品率低等問題。

　　“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年完成了國內(nèi)首臺“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)才剛剛開始，但系統(tǒng)的硬件設(shè)施已初具雛形,?！壁w鼎告訴科技日報(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),，將來有哪些用場？

　　在仇旻看來,，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)勢更加突出,。”趙鼎說,，目前來看,，冰刻技術(shù)的應(yīng)用場景集中在基于光纖、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)表面專家周磊教授評價(jià)說,，這項(xiàng)工作對于研發(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）