光刻技术首次绘出银纳米结构

       德国柏林亥尔姆茨材料和能源研究中心与联邦材料测试与研究机构合作，首次在银材料底层上完成光刻纳米结构，为未来光计算机数据处理、新型电子器件制造开辟了新的途径。这项成果刊登在美国化学学会的《应用材料和界面》杂志上。


       要想在材料表面获得精细结构图样，最佳选择是采用电子显微镜扫描技术，利用电子束在其表面进行复杂的光刻。这项技术已应用在铂、金、铜等许多金属材料纳米结构制作上，但还没有成功应用于银材料。银在电子工业领域有着广泛应用前景。


       此次，研究小组成功地利用光刻技术在银材料上制作出纳米结构晶体。这项实验最大的难点是寻找合适的银化合物，以及开发用于电子束的注射部件。由于典型银化合物的化学活性非常强，且很难气化，即使在注射部件加热与容器壁反应时也如此，容器到注射部件针尖的通道常会在试验温度降低时堵塞，因此要满足光刻技术要求特别难。


       物理学家霍夫利希博士介绍说，他们选用的银二甲化合物很稳定，仅在电子束聚焦处分解。银材料光刻技术的原理与其它材料光刻技术相似，光刻机的针尖将微量先导材料，一般是有机金属化合物靠近试样表面注射。电子束照射在样品表面，将表面的材料分子和非挥发性残留物分解，并固定在样品一定的位置上。电子束就像笔一样在材料底层上游走，将所希望的结构绘制出来。这项技术还适用于在许多底层材料上绘制三维结构图。


       新研制成功的银纳米结构材料具有非同一般的光学特性，可见光可控制自由电子在银结构里振动，即形成所谓等离子元，并通过密集的光束来显示，通过光的密集度和颜色，就可以读取结构表面的相关信息。借助拉曼光谱还可以将这种效应当作验证特定分子的“指纹”。


       银纳米结构在电子和信息技术领域有相当大的应用潜力，可以作为纯光学数据处理的基础材料，但要实际应用还需要进一步细化银纳米结构光刻工艺。