研究所利用多平臺(tái)協(xié)同優(yōu)勢，研究電子束曝光圖形在后續(xù)工藝中的轉(zhuǎn)移完整性。電子束曝光形成的抗蝕劑圖形需要通過刻蝕工藝轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體材料中，團(tuán)隊(duì)將曝光系統(tǒng)與電感耦合等離子體刻蝕設(shè)備結(jié)合，研究不同刻蝕氣體比例對圖形轉(zhuǎn)移精度的影響。通過材料分析平臺(tái)的掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)曝光圖形的線寬偏差會(huì)在刻蝕過程中產(chǎn)生一定程度的放大，據(jù)此建立了曝光線寬與刻蝕結(jié)果的校正模型。這項(xiàng)研究為從設(shè)計(jì)圖形到器件結(jié)構(gòu)的精細(xì)轉(zhuǎn)化提供了技術(shù)支撐，提高了器件制備的可預(yù)測性。電子束曝光與電鏡聯(lián)用實(shí)現(xiàn)納米器件的原位加工、表征一體化平臺(tái)。湖南納米電子束曝光外協(xié)
針對電子束曝光在異質(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)通過電子束曝光在頂層材料上制備圖形，再通過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)備的國產(chǎn)化適配方面進(jìn)行了探索。為降低對進(jìn)口設(shè)備的依賴，團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)設(shè)備廠商合作，測試國產(chǎn)電子束曝光系統(tǒng)的性能參數(shù)，針對第三代半導(dǎo)體材料的需求提出改進(jìn)建議。通過調(diào)整設(shè)備的控制軟件與硬件參數(shù)，使國產(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。江蘇電子束曝光加工工廠電子束刻合提升微型燃料電池的界面質(zhì)子傳導(dǎo)效率。
在電子束曝光與材料外延生長的協(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。針對特定氮化物半導(dǎo)體器件的需求，團(tuán)隊(duì)在襯底上通過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，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，通過調(diào)整曝光參數(shù)可調(diào)控外延層的生長速率與形貌，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。
太赫茲通信系統(tǒng)依賴電子束曝光實(shí)現(xiàn)電磁波束賦形技術(shù)革新。在硅-液晶聚合物異質(zhì)集成中構(gòu)建三維螺旋諧振單元陣列，通過振幅相位雙調(diào)控優(yōu)化波前分布。特殊設(shè)計(jì)的漸變介電常數(shù)結(jié)構(gòu)突破傳統(tǒng)天線±30°掃描角度限制，實(shí)現(xiàn)120°廣域覆蓋與零盲區(qū)切換。實(shí)測0.3THz頻段下軸比優(yōu)化至1.2dB，輻射效率超80%，比金屬波導(dǎo)系統(tǒng)體積縮小90%。在6G天地一體化網(wǎng)絡(luò)中，該天線模塊支持20Gbps空地?cái)?shù)據(jù)傳輸，誤碼率降至10?12。電子束曝光推動(dòng)核電池向微型化、智能化演進(jìn)。通過納米級輻射阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化放射源空間排布，在金剛石屏蔽層內(nèi)形成自屏蔽通道網(wǎng)絡(luò)。多級安全隔離機(jī)制實(shí)現(xiàn)輻射泄漏量百萬分級的突破，在醫(yī)用心臟起搏器中可保障十年期安全運(yùn)行。獨(dú)特的熱電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)使能量利用效率提升至8%，同等體積下功率密度達(dá)傳統(tǒng)化學(xué)電池的50倍，為深海探測器提供全氣候自持能源。電子束曝光在微型熱電制冷器領(lǐng)域突破界面熱阻控制瓶頸。
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。針對電子束曝光在第三代半導(dǎo)體中試中的成本控制問題，科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了有益探索。電子束刻蝕實(shí)現(xiàn)聲學(xué)超材料寬頻可調(diào)諧結(jié)構(gòu)制造。遼寧微納光刻電子束曝光工藝
電子束曝光在芯片熱管理領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)微流道結(jié)構(gòu)傳熱效率突破性提升。湖南納米電子束曝光外協(xié)
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。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)磁場探測靈敏度，為超導(dǎo)量子干涉器設(shè)計(jì)納米線圈。原子級平整約瑟夫森結(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)式檢測頭盔突破傳統(tǒng)設(shè)備限制，癲癇病灶定位準(zhǔn)確率99.6%。湖南納米電子束曝光外協(xié)
