第三代太陽(yáng)能電池中，電子束曝光制備鈣鈦礦材料的納米光陷阱結(jié)構(gòu)。在ITO/玻璃基底設(shè)計(jì)六方密排納米錐陣列（高度200nm，錐角60°），通過(guò)二區(qū)劑量調(diào)制優(yōu)化顯影剖面。該結(jié)構(gòu)將光程長(zhǎng)度提升3倍，使鈣鈦礦電池轉(zhuǎn)化效率達(dá)29.7%，減少貴金屬用量50%以上。電子束曝光在X射線光柵制作中克服高深寬比挑戰(zhàn)。通過(guò)50μm厚SU-8膠體的分級(jí)曝光策略（底劑量100μC/cm2，頂劑量500μC/cm2），實(shí)現(xiàn)深寬比>40的納米柱陣列（周期300nm）。結(jié)合LIGA工藝制成的銥涂層光柵，使同步輻射成像分辨率達(dá)10nm，應(yīng)用于生物細(xì)胞器三維重構(gòu)。電子束曝光為超高靈敏磁探測(cè)裝置制備微納超導(dǎo)傳感器件。北京光芯片電子束曝光實(shí)驗(yàn)室
利用高分辨率透射電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)的位置偏差可控制在較小范圍內(nèi)，滿足量子器件的設(shè)計(jì)要求。這項(xiàng)研究展示了電子束曝光技術(shù)在量子信息領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，為構(gòu)建高精度量子功能結(jié)構(gòu)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。圍繞電子束曝光的環(huán)境因素影響，科研團(tuán)隊(duì)開展了系統(tǒng)性研究。溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)的波動(dòng)可能影響電子束的穩(wěn)定性與抗蝕劑性能，團(tuán)隊(duì)通過(guò)在曝光設(shè)備周圍建立恒溫恒濕環(huán)境控制單元，減少了環(huán)境因素對(duì)曝光精度的干擾。對(duì)比環(huán)境控制前后的圖形制備結(jié)果，發(fā)現(xiàn)線寬偏差的波動(dòng)范圍縮小了一定比例，圖形的長(zhǎng)期穩(wěn)定性得到改善。這些細(xì)節(jié)上的改進(jìn)，體現(xiàn)了研究所對(duì)精密制造過(guò)程的嚴(yán)格把控，為電子束曝光技術(shù)的可靠應(yīng)用提供了保障。北京光芯片電子束曝光實(shí)驗(yàn)室電子束曝光推動(dòng)自發(fā)光量子點(diǎn)顯示的色彩轉(zhuǎn)換層高效集成。
量子點(diǎn)顯示技術(shù)借力電子束曝光突破色彩轉(zhuǎn)換瓶頸。在InGaN藍(lán)光晶圓表面構(gòu)建光學(xué)校準(zhǔn)微腔，精細(xì)調(diào)控量子點(diǎn)受激輻射波長(zhǎng)。多層抗蝕劑工藝形成倒金字塔反射結(jié)構(gòu)，使紅綠量子點(diǎn)光轉(zhuǎn)化效率突破95%。色彩一致性控制達(dá)DeltaE<0.5，支持全色域顯示無(wú)差異。在元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)裝備中，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)20000nit峰值亮度下的像素級(jí)控光，動(dòng)態(tài)對(duì)比度突破10?:1，消除動(dòng)態(tài)模糊偽影。電子束曝光在人工光合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光能-化學(xué)能定向轉(zhuǎn)化。通過(guò)多級(jí)分形流道設(shè)計(jì)優(yōu)化二氧化碳傳輸路徑，在二氧化鈦光催化層表面構(gòu)建納米錐陣列陷阱結(jié)構(gòu)。特殊的雙曲等離激元共振結(jié)構(gòu)使可見光吸收譜拓寬至800nm，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率達(dá)2.3%。工業(yè)級(jí)測(cè)試顯示，每平方米反應(yīng)器日合成甲酸量達(dá)15升，轉(zhuǎn)化選擇性>99%。該技術(shù)將加速碳中和技術(shù)落地，在沙漠地區(qū)建立分布式能源-化工聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。
電子束曝光解決微型燃料電池質(zhì)子傳導(dǎo)效率難題。石墨烯質(zhì)子交換膜表面設(shè)計(jì)螺旋微肋條通道，降低質(zhì)傳阻力同時(shí)增強(qiáng)水管理能力。納米錐陣列催化劑載體使鉑原子利用率達(dá)80%，較商業(yè)產(chǎn)品提升5倍。在5cm2微型電堆中實(shí)現(xiàn)2W/cm2功率密度，支持無(wú)人機(jī)持續(xù)飛行120分鐘。自呼吸雙極板結(jié)構(gòu)通過(guò)多孔層梯度設(shè)計(jì)，消除水淹與膜干問題，系統(tǒng)壽命超5000小時(shí)。電子束曝光推動(dòng)拓?fù)淞孔佑?jì)算邁入實(shí)用階段。在InAs納米線表面構(gòu)造馬約拉納零模定位陣列，超導(dǎo)鋁層覆蓋精度達(dá)單原子層。對(duì)稱性保護(hù)機(jī)制使量子比特退相干時(shí)間突破毫秒級(jí)，在5×5量子點(diǎn)陣列實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)邏輯門操作。該技術(shù)將加速拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)工程化，為復(fù)雜分子模擬提供硬件平臺(tái)。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。
研究所利用人才團(tuán)隊(duì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在電子束曝光的反演光刻技術(shù)上取得進(jìn)展。反演光刻通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化曝光圖形，可補(bǔ)償工藝過(guò)程中的圖形畸變，科研人員針對(duì)氮化物半導(dǎo)體的刻蝕特性，建立了曝光圖形與刻蝕結(jié)果的關(guān)聯(lián)模型。借助全鏈條科研平臺(tái)的計(jì)算資源，團(tuán)隊(duì)對(duì)復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的曝光圖形進(jìn)行模擬優(yōu)化，在微納傳感器的腔室結(jié)構(gòu)制備中，使實(shí)際圖形與設(shè)計(jì)值的偏差縮小了一定比例。這種基于模型的工藝優(yōu)化方法，為提高電子束曝光的圖形保真度提供了新思路。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)。云南光波導(dǎo)電子束曝光加工平臺(tái)
電子束曝光能制備超高深寬比X射線光學(xué)元件以突破成像分辨率極限。北京光芯片電子束曝光實(shí)驗(yàn)室
在電子束曝光與材料外延生長(zhǎng)的協(xié)同研究中，科研團(tuán)隊(duì)探索了先曝光后外延的工藝路線。針對(duì)特定氮化物半導(dǎo)體器件的需求，團(tuán)隊(duì)在襯底上通過(guò)電子束曝光制備圖形化掩模，再利用材料外延平臺(tái)進(jìn)行選擇性外延生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了具有特定形貌的半導(dǎo)體 nanostructure。研究發(fā)現(xiàn)，曝光圖形的尺寸與間距會(huì)影響外延材料的晶體質(zhì)量，通過(guò)調(diào)整曝光參數(shù)可調(diào)控外延層的生長(zhǎng)速率與形貌，目前已在納米線陣列的制備中獲得了較為均勻的結(jié)構(gòu)分布。研究所針對(duì)電子束曝光在大面積晶圓上的均勻性問題開展研究。由于電子束在掃描過(guò)程中可能出現(xiàn)能量衰減，6 英寸晶圓邊緣的圖形質(zhì)量有時(shí)會(huì)與中心區(qū)域存在差異，科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)分區(qū)校準(zhǔn)曝光劑量的方式，改善了晶圓面內(nèi)的曝光均勻性。北京光芯片電子束曝光實(shí)驗(yàn)室
