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德國(guó)柏林亥爾姆茨材料和能源研究中心與聯(lián)邦材料測(cè)試與研究機(jī)構(gòu)合作，首次在銀材料底層上完成光刻納米結(jié)構(gòu)，為未來(lái)光計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理、新型電子器件制造開(kāi)辟了新的途徑。這項(xiàng)成果刊登在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的《應(yīng)用材料和界面》雜志上。
要想在材料表面獲得精細(xì)結(jié)構(gòu)圖樣，最佳選擇是采用電子顯微鏡掃描技術(shù)，利用機(jī)電電子束在其表面進(jìn)行復(fù)雜的光刻。這項(xiàng)技術(shù)已應(yīng)用在鉑、金、銅等許多金屬材料納米結(jié)構(gòu)制作上，但還沒(méi)有成功應(yīng)用于銀材料。銀在電子工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景。
此次，研究小組成功地利用光刻技術(shù)在銀材料上制作出納米結(jié)構(gòu)晶體。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)最大的難點(diǎn)是尋找合適的銀化合物，以及開(kāi)發(fā)用于電子束的注射部件。由于典型銀化合物的化學(xué)活性非常強(qiáng)，且很難氣化，即使在注射部件加熱與容器壁反應(yīng)時(shí)也如此，容器到注射部件針尖的通道常會(huì)在試驗(yàn)溫度降低時(shí)堵塞，因此要滿(mǎn)足光刻技術(shù)要求特別難。
物理學(xué)家霍夫利希博士介紹說(shuō)，他們選用的銀二甲化合物很穩(wěn)定，僅在電子束聚焦處分解。銀材料光刻技術(shù)的原理與其它材料光刻技術(shù)相似，光刻機(jī)的針尖將微量先導(dǎo)材料，一般是有機(jī)金屬化合物靠近試樣表面注射。電子束照射在樣品表面，將表面的材料分子和非揮發(fā)性殘留物分解，并固定在樣品一定的位置上。電子束就像筆一樣在材料底層上游走，將所希望的結(jié)構(gòu)繪制出來(lái)。這項(xiàng)技術(shù)還適用于在許多底層材料上繪制三維結(jié)構(gòu)圖。
新研制成功的銀納米結(jié)構(gòu)材料具有非同一般的光學(xué)特性，可見(jiàn)光可控制自由電子在銀結(jié)構(gòu)里振動(dòng)，即形成所謂等離子元，并通過(guò)密集的光束來(lái)顯示，通過(guò)光的密集度和顏色，就可以讀取結(jié)構(gòu)表面的相關(guān)信息。借助拉曼光譜還可以將這種效應(yīng)當(dāng)作驗(yàn)證特定分子的“指紋”。
銀納米結(jié)構(gòu)在電子和信息技術(shù)領(lǐng)域有相當(dāng)大的應(yīng)用潛力，可以作為純光學(xué)數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)材料，但要實(shí)際應(yīng)用還需要進(jìn)一步細(xì)化銀納米結(jié)構(gòu)光刻工藝。
