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采用聚焦离子束铣削工艺通过纳米压印对软材料进行表面纳米图案化，实现50%应变可调色传感器
摘要： 我们设计并制造了具有结构色的表面纳米图案化可拉伸应变传感器。通过聚焦离子束（FIB）刻蚀工艺，以硅片为模具制备出亚微米衍射图案，并借助纳米压印技术将该模具图案转移至聚二甲基硅氧烷等软质弹性体材料上。我们确定了决定传感器颜色调节性能的表面纳米图案几何结构。将该传感器拉伸（应变）至原长度的50%而不发生断裂，以此校准颜色随应变的变化关系。通过颜色变化即可可视化软体机器人大幅形变区域的应变情况，无需进行任何电学测量。
关键词： 传感器，可拉伸的，纳米制造
更新于2025-11-21 10:59:37
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金属辅助等离子体刻蚀硅需要界面接触
摘要： 数十年来，半导体器件制造一直采用成熟的蚀刻技术来在硅中创建复杂的纳米结构。最常见的干法工艺是反应离子蚀刻，它通过选择性去除未掩蔽的硅来制造纳米结构。已有报道称使用铝、铬、铜和银掩?？稍銮渴纯绦Ч赜诮鹗舯∧ぴ诘壤胱犹逯写呋銮抗杈植渴纯棠芰Φ难芯咳允艨瞻?。本研究采用图案化的纳米级金薄膜作为催化剂，在SF6/O2混合等离子体中进行金属辅助等离子体蚀刻（MAPE），使蚀刻速率选择性提升超过1000%。这种蚀刻催化增强需要直接的硅-金属界面接触，与金属辅助化学蚀刻（MACE）类似，但蚀刻机制不同。通过表征蚀刻增强程度与金催化剂构型及氧气相对进料浓度的关系，并测试银、铂和铜等其他常见MACE金属的催化活性，我们探究了MAPE的作用机制。
关键词： 纳米制造、金属辅助化学蚀刻、硅加工、反应离子蚀刻、金属辅助蚀刻
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于数据驱动与概率学习方法解析溶液生长碲烯的"工艺-结构-性能"关系，实现高性能纳米电子器件纳米制造的优化
摘要： 二维（2-D）半导体作为下一代超大规模晶体管技术的替代沟道材料已被深入研究[1-8]。然而，当前最先进的二维材料在实现节能电子器件潜力方面仍面临重大障碍（如载流子迁移率低[9-11]、稳定性差[4,5,10]以及规?；熬安幻鱗10,12-15]）。新兴的溶液生长碲烯展现出优异特性——包括高室温迁移率、大导通电流密度、空气稳定性，以及通过低成本可扩展工艺调控材料性能的能力，为应对这些挑战提供了可能[16]。但碲烯水热制备的基础制造科学仍不明确。本研究首次系统性地通过数据驱动方法，揭示了溶液生长碲烯中工艺-结构-性能的关系，通过整合实验探索与数据分析的整体性研究，阐明了工艺参数对碲烯产率、尺寸及晶体管相关性能的影响。我们进一步应用这些基础认知开发出具有优化可靠性能的碲烯晶体管，从而能够以经济高效的方式实现高速节能电子器件。
关键词： 过程-结构-性能关系、二维材料、节能电子学、纳米制造、碲烯、数据驱动学习
更新于2025-09-23 15:23:52
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双厚度绝缘体上硅（SOI）衬底上的超高Q值光子纳米腔器件，可在1.31微米和1.55微米两个通信波长波段工作
摘要： 一种将工作波长相隔数百纳米的多个硅(Si)光子器件集成于单芯片的可行方法，将极大提升小型光通信?？榈娜萘?。本研究展示了两个超高品质因数(Q)光子晶体纳米腔器件的集成，其工作波段分别为1.31微米和1.55微米。该器件基于双厚度绝缘体上硅(SOI)衬底构建，通过电子束光刻在厚薄衬底区域分别定义两种纳米腔图案，并仅进行一次等离子体刻蚀即将图案转移至顶层硅。所制备的1.31微米纳米腔所有尺寸较1.55微米纳米腔缩小约15.5%(1-1.31/1.55)，二者可采用相同光子能带图处理。两个纳米腔均呈现Q值超过2.0×10^6的超高性能，能实现阈值低于亚毫瓦的1.31/1.55微米波段纳米腔基拉曼激光器制备。
关键词： 纳米制造、微腔、拉曼硅激光器、光子晶体
更新于2025-09-23 15:23:52
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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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用于提高聚合物太阳能电池在不同入射角下光电流的低成本光操控涂层
摘要： 我们制备了自组装模板，用于生产具有准随机尺寸分布的纹理聚二甲基硅氧烷（PDMS），并将其作为聚合物太阳能电池（PSCs）中的光操控涂层。当沉积在PSC玻璃/空气界面时，具有微穹顶状结构的PDMS薄膜通过复合减反射和散射效应使短路电流密度（Jsc）提升了7.9%。由此PSC的功率转换效率可从6.75%提高到7.28%，并且在入射光倾斜30度时观察到最大21%的Jsc增幅。我们比较了不同直径分散度的结构，证实纹理涂层中的准随机性可增强其光散射能力。
关键词： 纳米制造、自组装、光操控、聚合物太阳能电池
更新于2025-09-23 15:22:29
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光热辅助减薄氮化硅膜以实现超薄非对称纳米孔
摘要： 在纳米尺度上对固态材料进行塑形是制造多种传感器设备（尤其是固态纳米孔传感器）的重要步骤。本文揭示了激光诱导低应力氮化硅（SiNx）薄膜减薄的机理：近期研究发现，将可见光波长的激光束聚焦于SiNx薄膜可产生高效局部加热效应，我们利用该效应实现了对固态纳米孔传感器温度的精准调控。但持续高功率照射会导致纳米孔扩张/退化这一副作用，促使我们探究其蚀刻机制。研究表明，当光照平均强度达到约107 W/cm2时SiNx会发生蚀刻，且蚀刻速率受支撑电解质影响。将这种可控蚀刻与介电击穿（一种制造纳米孔的电动过程）相结合，能轻松制备直径和厚度小至1-2纳米的任意尺寸纳米孔。生物分子-纳米孔相互作用证据表明，该方法获得的纳米孔几何结构更接近漏斗状而非沙漏状。对纳米孔尺寸的精准控制可拓展固态纳米孔的应用范围，例如生物聚合物测序和特定生物标志物检测。
关键词： 光热加热、单分子、介电击穿、纳米孔、纳米制造
更新于2025-09-23 15:21:21
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块状共聚物衍生的垂直耦合等离子体阵列用于表面增强拉曼光谱
摘要： 开发了一种由金覆盖纳米柱组成的表面增强拉曼光谱传感模板。该等离子体薄板由纳米柱底部的多孔金膜和柱顶的巴比涅互补点阵列构成。通过将铁盐前驱体掺入自组装嵌段共聚物薄膜并进行后续反应离子刻蚀来制备纳米柱。该方法制备简便、可扩展且成本效益高。我们报道了较小柱高能提升表面增强拉曼散射效率，以及点阵与多孔金膜之间更强的耦合效应，平均增强因子高达10^7。此外，嵌段共聚物衍生模板在拉曼强度测量中展现出优异的相对标准偏差（8%）。通过有限时域差分模拟研究了电磁近场增强的本质并确定了等离子体热点区域。
关键词： 嵌段共聚物光刻、时域有限差分模拟、表面增强拉曼散射均匀性、等离激元纳米材料、表面增强拉曼光谱、纳米制造、4-氨基硫酚
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过激光干涉光刻技术实现混合硅纳米线与纳米孔阵列的可控图案化
摘要： 金属辅助化学刻蚀（MACE）是一种经济高效的制备硅纳米结构（包括硅纳米线SiNWs和硅纳米孔SiNHs）的方法。然而，MACE所需的金属模板制备需要复杂的实验条件，包括严格的清洗流程和多步操作。在本研究中，我们采用超透镜增强激光干涉光刻技术直接制备复杂金属图案，随后通过MACE获得混合硅纳米线与硅纳米孔阵列。首先在硅基底上沉积银膜，然后利用1064 nm高功率激光源产生双光束干涉电场。由于银分子对输入能量变化极为敏感，它们倾向于断裂或聚集形成具有特定能量阈值的银图案以降低自由能。通过调控输入电场的分布，我们成功获得了特征尺寸从数十纳米到数微米不等的复杂金属图案及其对应的硅纳米结构。
关键词： 硅纳米线与硅纳米孔、硅纳米结构、纳米制造、金属辅助化学刻蚀
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于介电泳技术制备的单根GaAs纳米线光电探测器
摘要： 由于纳米线（NWs）尺寸微小，在电子器件集成过程中进行机械操控容易导致其结构及电学性能受损，因此仍存在技术难题。针对这一问题，基于非均匀电?。ㄈ缃榈缬玖EP）的非接触式纳米线操控方法通常比机械方法温和得多，为纳米结构与电子器件的集成提供了破坏性更小的替代方案。本研究报道了一种可行且可重复的介电泳组装方法，能将单根砷化镓纳米线（半径35-50纳米，长度3-5微米）以单点位组装产率超90%、排列产率95%的精度集成于导电电极阵列。通过测量砷化镓纳米线与导电电极间形成的介电泳接触的电学特性，观测到类肖特基势垒接触现象。当采用掺铝氧化锌作为电极时，研究还发现由于纳米线顶端镓催化液滴形成低电阻接触，可快速制备具有整流特性的二极管。在黑暗和光照条件下测量的单根镓终端砷化镓纳米线的电流-电压特性显示：在正向偏压下（约两个数量级）对可见光表现出强敏感性，这主要源于器件串联电阻的变化。
关键词： 化学束外延、光电子学、介电泳、纳米线组装、砷化镓纳米线光电探测器、纳米制造
更新于2025-09-23 15:19:57