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光刻技術首次繪出銀納米結構

光刻技術首次繪出銀納米結構

德國柏林亥爾姆茨材料和能源研究中心與聯邦材料測試與研究機構合作,首次在銀材料底層上完成光刻納米結構,為未來光計算機數據處理、新型電子器件製造開闢了新的途徑。這項成果刊登在美國化學學會的《應用材料和界面》雜誌上。

要想在材料表面獲得精細結構圖樣,最佳選擇是採用電子顯微鏡掃描技術,利用電子束在其表面進行複雜的光刻。這項技術已應用在鉑、金、銅等許多金屬材料納米結構製作上,但還沒有成功應用於銀材料。銀在電子工業領域有著廣泛應用前景。

此次,研究小組成功地利用光刻技術在銀材料上製作出納米結構晶體。這項實驗最大的難點是尋找合適的銀化合物,以及開發用於電子束的注射部件。由於典型銀化合物的化學活性非常強,且很難氣化,即使在注射部件加熱與容器壁反應時也如此,容器到注射部件針尖的通道常會在試驗溫度降低時堵塞,因此要滿足光刻技術要求特別難。

物理學家霍夫利希博士介紹說,他們選用的銀二甲化合物很穩定,僅在電子束聚焦處分解。銀材料光刻技術的原理與其它材料光刻技術相似,光刻機的針尖將微量先導材料,一般是有機金屬化合物靠近試樣表面注射。電子束照射在樣品表面,將表面的材料分子和非揮發性殘留物分解,並固定在樣品一定的位置上。電子束就像筆一樣在材料底層上遊走,將所希望的結構繪製出來。這項技術還適用於在許多底層材料上繪製三維結構圖。

新研製成功的銀納米結構材料具有非同一般的光學特性,可見光可控制自由電子在銀結構里振動,即形成所謂等離子元,並通過密集的光束來顯示,通過光的密集度和顏色,就可以讀取結構表面的相關信息。藉助拉曼光譜還可以將這種效應當作驗證特定分子的「指紋」。

銀納米結構在電子和信息技術領域有相當大的應用潛力,可以作為純光學數據處理的基礎材料,但要實際應用還需要進一步細化銀納米結構光刻工藝。

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