在電子束曝光的三維結(jié)構(gòu)制備研究中，科研團(tuán)隊(duì)探索了灰度曝光技術(shù)的應(yīng)用。灰度曝光通過(guò)控制不同區(qū)域的電子束劑量，可在抗蝕劑中形成連續(xù)變化的高度分布，進(jìn)而通過(guò)刻蝕得到三維微結(jié)構(gòu)。團(tuán)隊(duì)利用該技術(shù)在氮化物半導(dǎo)體表面制備了具有漸變折射率的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，測(cè)試結(jié)果顯示這種結(jié)構(gòu)能有效降低光傳輸損耗。這項(xiàng)技術(shù)突破拓展了電子束曝光在復(fù)雜三維器件制備中的應(yīng)用，為集成光學(xué)器件的研發(fā)提供了新的工藝選擇。針對(duì)電子束曝光在第三代半導(dǎo)體中試中的成本控制問(wèn)題，科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了有益探索。電子束曝光是高溫超導(dǎo)材料磁通釘扎納米結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)造手段。深圳高分辨電子束曝光加工

對(duì)于可修復(fù)的微小缺陷，通過(guò)局部二次曝光的方式進(jìn)行修正，提高了圖形的合格率。在 6 英寸晶圓的中試實(shí)驗(yàn)中，這種缺陷修復(fù)技術(shù)使無(wú)效區(qū)域的比例降低了一定程度，提升了電子束曝光的材料利用率。研究所將電子束曝光技術(shù)與納米壓印模板制備相結(jié)合，探索低成本大規(guī)模制備微納結(jié)構(gòu)的途徑。納米壓印技術(shù)適合批量生產(chǎn)，但模板制備依賴高精度加工手段，團(tuán)隊(duì)通過(guò)電子束曝光制備高質(zhì)量的原始模板，再通過(guò)電鑄工藝復(fù)制得到可用于批量壓印的工作模板。對(duì)比電子束直接曝光與納米壓印的圖形質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)兩者在微米尺度下的精度差異較小，但壓印效率更高。這項(xiàng)研究為平衡高精度與高效率的微納制造需求提供了可行方案，有助于推動(dòng)第三代半導(dǎo)體器件的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。黑龍江圖形化電子束曝光實(shí)驗(yàn)室電子束曝光在超高密度存儲(chǔ)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)納米全息結(jié)構(gòu)的精確編碼。

研究所將電子束曝光技術(shù)應(yīng)用于生物傳感器的微納電極制備中，探索其在跨學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用。生物傳感器的電極尺寸與間距會(huì)影響檢測(cè)靈敏度，科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)電子束曝光制備納米級(jí)間隙的電極對(duì)，研究間隙尺寸與生物分子檢測(cè)信號(hào)的關(guān)系。利用電化學(xué)測(cè)試平臺(tái)，對(duì)比不同電極結(jié)構(gòu)的檢測(cè)限與響應(yīng)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)納米間隙電極能明顯提升對(duì)特定生物分子的檢測(cè)靈敏度。這項(xiàng)研究展示了電子束曝光技術(shù)在交叉學(xué)科研究中的應(yīng)用潛力，為生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)器件的發(fā)展提供了新思路。圍繞電子束曝光的能量分布模擬與優(yōu)化，科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究。通過(guò)蒙特卡洛方法模擬電子束在抗蝕劑與半導(dǎo)體材料中的散射過(guò)程，預(yù)測(cè)不同能量下的電子束射程與能量沉積分布，指導(dǎo)曝光參數(shù)的設(shè)置。

針對(duì)電子束曝光在異質(zhì)結(jié)器件制備中的應(yīng)用，科研團(tuán)隊(duì)研究了不同材料界面處的圖形轉(zhuǎn)移規(guī)律。異質(zhì)結(jié)器件的多層材料可能具有不同的刻蝕選擇性，團(tuán)隊(duì)通過(guò)電子束曝光在頂層材料上制備圖形，再通過(guò)分步刻蝕工藝將圖形轉(zhuǎn)移到下層不同材料中，研究刻蝕時(shí)間與氣體比例對(duì)跨材料圖形一致性的影響。在氮化物 / 硅異質(zhì)結(jié)器件的制備中，優(yōu)化后的工藝使不同材料層的圖形線寬偏差控制在較小范圍內(nèi)，保證了器件的電學(xué)性能。科研團(tuán)隊(duì)在電子束曝光設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化適配方面進(jìn)行了探索。為降低對(duì)進(jìn)口設(shè)備的依賴，團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商合作，測(cè)試國(guó)產(chǎn)電子束曝光系統(tǒng)的性能參數(shù)，針對(duì)第三代半導(dǎo)體材料的需求提出改進(jìn)建議。通過(guò)調(diào)整設(shè)備的控制軟件與硬件參數(shù)，使國(guó)產(chǎn)設(shè)備在 6 英寸晶圓上的曝光精度達(dá)到實(shí)用要求，與進(jìn)口設(shè)備的差距縮小了一定比例。電子束曝光的成功實(shí)踐離不開(kāi)基底處理、熱管理和曝光策略的系統(tǒng)優(yōu)化。

電子束曝光推動(dòng)再生醫(yī)學(xué)跨越式發(fā)展，在生物支架構(gòu)建人工血管網(wǎng)。梯度孔徑設(shè)計(jì)模擬真實(shí)血管分叉結(jié)構(gòu)，促血管內(nèi)皮細(xì)胞定向生長(zhǎng)。在3D打印兔骨缺損模型中，兩周實(shí)現(xiàn)血管網(wǎng)絡(luò)重建，骨愈合速度加快兩倍。智能藥物緩釋單元實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)因子精確投遞，為再造提供技術(shù)平臺(tái)。電子束曝光實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)探測(cè)靈敏度，為超導(dǎo)量子干涉器設(shè)計(jì)納米線圈。原子級(jí)平整約瑟夫森結(jié)界面保障磁通量子高效隧穿，腦磁圖分辨率達(dá)0.01pT。在帕金森病研究中實(shí)現(xiàn)黑質(zhì)區(qū)異常放電毫秒級(jí)追蹤，神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航精度提升至50微米。移動(dòng)式檢測(cè)頭盔突破傳統(tǒng)設(shè)備限制，癲癇病灶定位準(zhǔn)確率99.6%。廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所用電子束曝光技術(shù)制備出高精度半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。甘肅微納光刻電子束曝光加工工廠

電子束曝光助力該所在深紫外發(fā)光二極管領(lǐng)域突破微納制備瓶頸。深圳高分辨電子束曝光加工

在電子束曝光工藝優(yōu)化方面，研究所聚焦曝光效率與圖形質(zhì)量的平衡問(wèn)題。針對(duì)傳統(tǒng)電子束曝光速度較慢的局限，科研人員通過(guò)分區(qū)曝光策略與參數(shù)預(yù)設(shè)方案，在保證圖形精度的前提下，提升了 6 英寸晶圓的曝光效率。利用微納加工平臺(tái)的協(xié)同優(yōu)勢(shì)，團(tuán)隊(duì)將電子束曝光與干法刻蝕工藝結(jié)合，研究不同曝光后處理方式對(duì)圖形側(cè)壁垂直度的影響，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)钠毓夂蠛婵緶囟饶軠p少圖形邊緣的模糊現(xiàn)象。這些工藝優(yōu)化工作使電子束曝光技術(shù)更適應(yīng)中試規(guī)模的生產(chǎn)需求，為第三代半導(dǎo)體器件的批量制備提供了可行路徑。深圳高分辨電子束曝光加工