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用于低温显微镜的纳米流体和整体式环境腔室
摘要： 我们展示了一种能融合纳米流体技术与冷冻透射电镜（cryo-TEM）的设备，可在近乎天然状态下观测水溶性样品。该设备可设计为多种构型，但基本结构均由两个电子透明氮化硅窗口夹持的通道或腔室构成。通过合理设计，这些设备能实现多样品并行筛选，并消除样品与环境的相互作用（无气液界面）。我们实现了高度80至500纳米、宽度100至2000微米的通道尺寸。所提出的制备流程可在单晶圆上生产中空器件，无需对齐或键合来自不同晶圆的半腔体，从而增强抗热应力能力。利用100千电子伏特电子束的单步穿透膜曝光技术，我们在上下层（200-250纳米）载体膜之间集成了排列整齐的薄型（10-15纳米）电子透明氮化硅膜窗阵列。关键的是，最终器件兼容标准TEM样品杆。此外，它们适用于样品快速冷冻——这对形成玻璃态水至关重要，从而避免会损害TEM成像的晶体冰形成。为验证该技术潜力，我们通过成像实验测试了这些器件，证实其适用于冷冻电镜应用，并证明通过常规芯片坠入冷冻法可制备玻璃态水。
关键词： 纳米制造、透射电子显微镜、环境腔室、微流控芯片、电子束光刻、冷冻透射电子显微镜
更新于2025-09-23 15:23:52
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具有垂直p-n结的有序硅纳米柱阵列的光共振反射
摘要： 具有轴向p-n结的硅纳米柱（Si NP）阵列被制备并研究。本文提出一种利用负性电子抗蚀剂进行电子束光刻并结合反应离子刻蚀来制备有序Si NP阵列的方法。实验展示了强共振光散射效应——单个Si NP颜色的变化，在测量反射光谱中观测到一个或多个极小值。其中，反射极小值的位置随Si NP直径变化而改变，观察到随着Si NP直径增大，极小值位置向更长波长光谱区域移动。在相同直径Si NP的微阵列中，当Si NP间距减小时，极小值位置向更短波长光谱区域移动。研究发现Si NP反射极小值位置与米氏共振计算结果存在定量偏差。这些具有轴向p-n结的Si NP阵列对可见光和近红外光表现出高光电灵敏度，因此可用于选择性光子传感器。
关键词： 反射光谱、硅纳米柱、电物理特性、反应离子刻蚀、电子束光刻
更新于2025-09-23 15:23:52
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光刻胶PMMA中二次电子激发的蒙特卡罗模拟
摘要： 采用蒙特卡罗方法，结合Mott截面和介电函数模型，模拟了PMMA光刻胶中二次电子激发的过程。通过分析PMMA光刻胶中二次电子激发的特性以及二次电子能量范围的模拟，我们认为在电子束光刻中不可忽视二次电子的影响。
关键词： 蒙特卡罗模拟、电子束光刻（EBL）、介电函数、二次电子
更新于2025-09-23 15:23:52
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分子量对有机冰刻胶特征尺寸的影响
摘要： 通过电子束光刻（EBL）获得的图案特征尺寸主要取决于抗蚀剂特性、束流参数、显影工艺及仪器限制。正构烷烃等简单有机分子的冻结层可作为EBL的负性抗蚀剂。利用原位热处理替代化学显影的独特优势，整个光刻过程可在单一仪器内完成，从而消除化学显影剂对特征尺寸的影响。通过环境透射电子显微镜，我们还能最小化仪器限制的影响，探究抗蚀剂特性与特征尺寸之间的本质关联。研究结果表明：有机冰抗蚀剂的起始剂量与分子量倒数相关，在热显影过程中聚合物溶解度变化的作用体现在有机冰固/气临界温度的偏移上。采用0.4 pA束流时，我们分别用冻结的正辛烷、十一烷和十四烷获得了4.5纳米、5.5纳米和8.5纳米的线条，这与我们建立的连接束流剖面与特征尺寸的模型预测相符。关于小分子有机化合物对电子辐照响应的认知，结合其作为合格EBL抗蚀剂所具备的灵活性与操作优势，为纳米器件的设计与制造提供了新机遇，并拓展了EBL在生物应用等领域的适用范围。
关键词： 交联、曝光机制、有机冰抗蚀剂、透射电子显微镜、电子束光刻、凝聚态有机分子
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过无催化剂化学气相沉积在绝缘体上直接生长石墨烯的纳米器件中的强量子限制效应
摘要： 背景：对纳米尺度缺陷石墨烯电学特性的理解相对滞后。 目的：本报告旨在表征具有实际应用价值的缺陷石墨烯作为纳米器件。 方法：以乙醇为碳源，无需任何催化金属，通过酒精化学气相沉积法（alcohol-CVD）直接在SiO?衬底上生长少层石墨烯。利用电子束光刻将石墨烯薄膜图案化为纳米结构以制备纳米器件。 结果：SiO?衬底上石墨烯的拉曼光谱显示较大的D峰，表明其存在缺陷并包含尺寸约17 nm的纳米晶粒。研究了室温下栅极电压Vg对石墨烯电阻的调控，该薄膜仅呈现p型导电，方阻为3.7 kΩ/□，计算得场效应迁移率为44 cm2/Vs。从石墨烯薄膜的温度依赖性发现，其电阻从室温至10 K仅增加7%，表明尽管薄膜厚度仅1.6 nm且存在缺陷，但晶畴间势垒较低。通过测量这些纳米器件在10 K下的电导（Id/Vd）等高线图，观察到非周期库仑阻塞特征及大能隙输运现象。 结论：无序石墨烯纳米结构中最窄收缩宽度、附加能量变化与输运势垒之间存在明显关联。这些石墨烯纳米器件在单电子（或单空穴）晶体管、单分子晶体管、范德华堆叠纳米器件等多种纳米器件中可能具有重要应用前景。
关键词： 石墨烯纳米器件，石墨烯纳米结构，方块电阻，拉曼光谱，库仑阻塞，酒精化学气相沉积，电子束光刻
更新于2025-09-23 15:21:01
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沉积角度对等离子体金纳米锥和纳米盘制备的影响
摘要： 金属纳米锥能够呈现多种强等离子体共振现象，这些共振与强烈且易于调控的电磁热点相关联。因此它们可用于增强光-物质相互作用，或在实现特定位置传感的同时分离部分非特异性传感信号贡献。纳米锥及类似三维结构通常利用金属薄膜蒸发至圆形纳米孔过程中产生的自遮蔽效应进行制备。但文献中目前缺乏对成功沉积过程及其关键细节的完整描述。本文详细展示了采用电子束光刻与金电子束蒸发技术制备有序金纳米锥阵列的工艺过程。研究表明，沉积过程中基底在样品台上的横向位置会影响纳米结构的对称性——离轴沉积或样品倾斜会导致非对称结构形成。当沉积膜足够厚或纳米孔足够窄时，入口孔道会被堵塞并形成尖端锐利的纳米锥；反之，在薄膜较薄或纳米孔较宽的情况下则会产生平顶截头锥体。这些发现既有助于明确此类非平面纳米结构晶圆级阵列制备的固有局限，同时也为互连纳米锥等更复杂结构（如电寻址芯片）的新型制备方案提供了思路。
关键词： 等离子体光学、光学天线、纳米圆盘、纳米锥、电子束蒸发、电子束光刻
更新于2025-09-23 15:19:57
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可调谐等离子体氮化铪纳米颗粒及阵列
摘要： 我们展示了可调谐等离子体氮化铪（HfN）纳米颗粒的制备。HfN是一种金属难熔材料，具有在可见光范围内支持等离子体共振的潜力，类似于银和金，但还具有高熔点、化学稳定性和机械硬度等额外优势。然而，HfN纳米颗粒的制备及其等离子体潜力的实验验证仍处于起步阶段。在此，我们制备了高质量的HfN薄膜，椭圆偏振仪显示其具有等离子体潜力。利用这些薄膜，通过聚焦离子束加工出纳米棒和纳米三角形，并通过阴极荧光成像识别了等离子体共振。作为另一种制备策略，采用优化的电子束光刻工艺制备了HfN纳米颗粒阵列，同样表现出明显的表面等离子体共振。这些结果为进一步探索在材料坚固性至关重要的等离子体驱动应用中的HfN纳米颗粒铺平了道路。
关键词： 电子束光刻、等离子体激元、阴极发光、纳米粒子、氮化铪
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于自旋和轨道角动量分复用的潘查拉特南-贝里光学元件
摘要： 设计、制备并光学表征了一种潘查拉特南-贝里光学元件，用于在1310纳米通信波长下对具有不同偏振态和轨道角动量状态的光束进行解复用。通过在硅基底上制备定向精确的亚波长光栅，诱导空间变化的形变双折射，从而实现几何相位控制。采用两步纳米加工工艺将数字光栅图案转移至硅基底：先通过高分辨率电子束光刻生成抗蚀剂图案，再利用感应耦合等离子体反应离子刻蚀技术完成图案转移。样品的光学表征证实了其按预期对不同旋向和轨道角动量的圆偏振光束进行分选的能力。该硅超表面设计融合了光学元件设计与硅光子技术，为全角动量模式分复用领域开创了具有空前集成度水平的创新器件之路。
关键词： 亚波长光栅、电子束光刻、超表面、硅、轨道角动量、反应离子刻蚀、模式分复用、偏振分复用、潘查拉特南-贝里光学元件
更新于2025-09-10 09:29:36