激光直写技术

孚光精仪在上海，天津同时发布一款新型激光直写式雾无掩模光刻系统。这款无掩模光刻机是一款高精度的激光直写光刻机。这套无掩模光刻机具有无掩模技术的便利，大大提高影印和新产品研发的效率，节省时间，是全球领先的无掩模光刻系统。这款激光直写无掩模光刻机直接用375nm或405nm紫外激光把图形写到光胶衬底上。 激光直写无掩模光刻系统特色尺寸：925x925x1600mm内置计算机控制接口激光光源：375nm或405nm视频辅助定位系统自动聚焦设置 详情浏览：http://www.f-opt.cn/guangkeji.html 激光直写无掩模光刻机参数线性写取速度：500mm/s位移台分辨率：100nm重复精度： 100nm晶圆写取面积：1—6英寸衬底厚度：250微米-10毫米激光点大小：1-100微米准直精度：500nm Email: info@felles.cn 或 felleschina@outlook.com Web: www.felles.cn （激光光学精密仪器官网） www.felles.cc （综合性尖端测试仪器官网） www.f-lab.cn （综合性实验室仪器官网） Tel: 021-51300728, 4006-118-227

一、项目基本情况项目编号：HTCL-ZB-236129项目名称：哈尔滨工程大学电致发光器件综合特性测量系统及激光直写系统采购及服务预算金额：1030.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：1030.000000 万元（人民币）采购需求：1套电致发光器件综合特性测量系统，其他要求详见招标文件。1套激光直写系统，其他要求详见招标文件。合同履行期限：合同签订后12个月内完成所有设备到货、所有设备调试完毕并具备验收条件。本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2023年11月06日 至 2023年11月10日，每天上午8:30至11:30，下午13:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：黑龙江省招标有限公司方式：现场获取。售价：￥500.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：哈尔滨工程大学　　　　　地址：哈尔滨市南岗区南通大街145号　　　　　　　　联系方式：0451-82519862　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：黑龙江省招标有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：哈尔滨市南岗区汉水路180号　　　　　　　　　　　　联系方式：陆超、温智伟 电话：0451-82375252　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：陆超、温智伟电　话：　　0451-82375252

在自然界中生物能够对外界刺激做出反应并产生特定的形状变化，这种响应行为对生物体的生存和繁衍至关重要。在众多材料中，水凝胶因其模量适中，刺激响应条件多样以及生物相容性好等因素而引起了广泛关注。随着仿生学以及材料科学的发展，能够感知和响应外部刺激的智能水凝胶致动器在软体机器人、传感和远程操控等领域显示出良好的应用前景。目前，微加工技术已经将响应型水凝胶致动器的尺寸缩小到微米级。然而，如何在微尺度下构建能够对复杂的微环境进行多重响应的水凝胶微致动器仍然是一个挑战。 　　近日，中国科学院理化技术研究所研究员郑美玲团队在双刺激协同响应的水凝胶微致动器的研究工作中取得进展。团队通过非对称飞秒激光直写加工制备了一种双刺激协同响应的水凝胶微致动器。该水凝胶微结构对pH/温度的双重协同响应是通过添加功能单体2-(二甲基氨基)乙基甲基丙烯酸酯实现的。通过水凝胶微结构的拉曼光谱分析，解释了不同pH和温度下协同响应的产生机制，并且展示了由pH或温度控制的聚苯乙烯微球的捕获。该研究为设计和制造可控的微尺度致动器提供了一种策略，并在微机器人和微流体中具有应用前景。研究成果发表于Small 。 　　飞秒激光直写加工技术由于具有超高的空间分辨率、三维加工能力和无需实体掩膜等特点，被广泛用于制备各种三维微结构。研究人员利用含有功能单体的光刻胶，通过调整激光功率、扫描速度和扫描策略实现了具有不对称交联密度的双重响应水凝胶微结构的制备(图1)。 　　进一步地，研究人员制备了含有三个不对称微臂的微致动器来提高对不同环境的刺激响应能力。该微致动器由三个交联密度交替分布的微臂组成。为了更加方便地展示水凝胶微致动器在不同温度及pH条件下的可控性，研究还使用了直径10微米的聚苯乙烯微球作为目标颗粒在不同条件下进行捕获(图2)。 　　此外，研究人员还描述了一种具有双刺激协同响应特性的微致动器(图3)，其具有的更为丰富的形状变化是由温度升高时的氢键断裂与酸性条件下叔胺基的质子化同时作用产生的。该研究提出的双重刺激协同响应特性相较于单一响应刺激赋予了微制动器更大的可操控性，这一特性使其在微操纵和微型软体机器人方面具有潜在应用。图1 双刺激协同响应型水凝胶微致动器的制备与响应机制图2 双重刺激响应型水凝胶微致动器的捕获行为图3 水凝胶微致动器的双重刺激协同响应特性

近年来，实现微纳尺度下的3D灰度结构在包括微机电（MEMS）、微纳光学及微流控研究领域内备受关注，良好的线性侧壁灰度结构可以很大程度上提高维纳器件的静电力学特性，信号通讯性能及微流通道的混合效率等。相比一些获取灰度结构的传统手段，如超快激光刻蚀工艺、电化学腐蚀或反应离子刻蚀等，灰度直写图形曝光结合干法刻蚀可以更加方便地制作任意图形的3D微纳结构。该方法中，利用微镜矩阵（DMD）开合控制的激光灰度直写曝光表现出更大的操作便捷性、易于设计等特点，不需要特定的灰度色调掩膜版，结合软件的图形化设计可以直观地获得灰度结构[1]。由英国皇家科学院院士，剑桥大学Russell Cowburn教授主导设计研制的小型无掩膜激光直写光刻仪（MicroWriter, Durham Magneto Optics），是一种利用图形化DMD微镜矩阵控制的直写曝光光刻设备。该设备可以在无需曝光掩膜版的条件下，根据用户研究需要，直接在光刻胶样品表面上照射得到含有3D灰度信息的曝光图案，为微流控、MEMS、半导体、自旋电子学等研究领域提供方便高效的微加工方案。此外，它还具备结构紧凑（70cm × 70cm X×70cm）、高直写速度，高分辨率（XY ~ 0.6 um）的特点。采用集成化设计，全自动控制，可靠性高，操作简便。目前在国内拥有包括清华大学、北京大学、中国科技大学、南京大学等100余家应用单位，受到广泛的认可和好评。结合MicroWriter的直写曝光原理，通过软件后台控制DMD微镜矩阵的开合时间，或结合样品表面的曝光深度，进而可以实现0 - 255阶像素3D灰度直写。为上述相关研究领域内的3D线性灰度结构应用提供了便捷有效的实验方案。图1 利用MicroWriter在光刻胶样品表面上实现的3D灰度直写曝光结果，其中左上、左下为灰度设计原图，右上、右下为对应灰度曝光结果，右上莲花图案实际曝光面积为380 × 380 um，右下山水画图案实际曝光面积为500 × 500 um 图2 利用MicroWriter实现的3D灰度微透镜矩阵曝光结果，其中SEM形貌可见其优异的平滑侧壁结构 厦门大学萨本栋微纳米研究院的吕苗研究组利用MicroWriter的灰度直写技术在硅基表面实现一系列高质量的3D灰度图形转移[2]，研究人员通过调整激光直写聚焦深度以及优化离子刻蚀工艺，获得具有良好侧壁平滑特征的任意3D灰度结构，其侧壁的表面粗糙度低于3 nm，相较此前报道的其他方式所获得的3D灰度结构，表面平滑性表现出显著的优势。MicroWriter的灰度曝光应用为包括MEMS，微纳光学及微流控等领域的研究提供了优质且便捷的解决方案。图3 利用MicroWriter激光直写在硅基表面实现图形转移过程示意图图4 利用MicroWriter激光直写曝光在硅基表面转移所得的3D灰度结构的实际测量结果与理论设计比较，其中图a中红色散点表示实际图形结构的纵向高度，黑色曲线为图案设计结果；图b中左为设计图形的理论各点高度，右为实际转移结果的SEM形貌结果，其中标准各对应点的实际高度。综上可以看出其表现出优异的一致性图5 利用AFM对抛物面硅基转移结构的测量与分析，可以看到起侧壁的表面平滑度可以小至3 nm以下，表现出优异的侧壁平滑性 利用MicroWriter激光直写曝光技术，不仅可以直接制备任意形状的硅基微纳灰度结构，而且可以将制备的3D结构作为模具、电镀模板或牺牲层来应用在其他材料上，如聚合物、金属或玻璃等。这种直观化的激光直写技术在诸多维纳器件研究领域中表现出显著的应用优势和开发前景。 参考文献：[1] Hybrid 2D-3D optical devices for integrated optics by direct laser writing. Light Sci. Appl. 3, e175 (2014)[2] Fabrication of three-dimensional silicon structure with smooth curved surfaces. J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS 15(3), 034503 相关参考：英国皇家科学院院士、剑桥大学教授Russell Cowburn介绍：https://www.phy.cam.ac.uk/directory/cowburnr

中国政府采购网5月13日发布《北京量子信息科学研究院科研仪器设备激光直写光刻机单一来源采购公示》，拟采购的货物为激光直写光刻机2台。北京量子信息科学研究院将以单一来源采购方式从Heidelberg Instruments Mikrotechnik GmbH 在中国大陆的唯一代理商华格科技（苏州）有限公司进行仪器采购，总预算金额1300万元。公示期限为2022年5月13日至2022年5月20日。采用单一来源采购方式的原因为：计划采购的激光直写光刻机需要可加工的最小结构尺寸达 0.3 μm，可以满足工艺的最低要求，而由于激光直写类设备的原理及工艺限制，0.3 μm基本上是该类设备可以达到的极限。在全球范围内对比了多种激光直写设备，目前只有 Heidelberg Instruments Mikrotechnik GmbH 的 DWL66+激光直写光刻机可以达到要求。此外，随着芯片工艺的复杂度和芯片面积的不断上升，现有激光直写设备速度较慢的问题逐渐凸显，对流片速度产生了明显的影响。我们计划采购的另一台激光直写光刻机要求在保证最小结构尺寸不大于 0.8 μm 的条件下，曝光速度不小于 800 mm2/min，并且可以加工 8 英寸晶片，对缩短芯片研发、生产周期具有不可替代的作用。我们在全球范围内对比了多种激光直写设备，目前只有 Heidelberg Instruments Mikrotechnik GmbH的 VPG200+激光直写光刻机在不大于 0.8 μm 的最小结构尺寸下具有≥800 mm2/min 的直写速度。华格科技（苏州）有限公司是 Heidelberg Instruments Mikrotechnik GmbH 在中国大陆的唯一代理商。综合以上研究要求，特申请以单一来源形式，通过华格科技（苏州）有限公司采购所需的激光直写光刻机。参与本次单一来源采购论证的专家为：北京大学副教授康宁、北京大学副教授吴孝松、中国科学院物理研究所副研究员屈凡明、中国科学院物理研究所副研究员田野、中国科学院物理研究所副研究员宋小会、北京政法职业学院教授孟德花、北京京棉纺织集团有限公司高级经济师刘放。专家论证意见如下：

为什么Microlight3D双光子聚合激光直写技术能实现67nm超高分辨率3D打印?Microlight3D是一家生产用于工业和科学应用的高分辨率微尺度2D和3D打印系统的专业制造商。MicroFAB-3D光刻机是该公司于2019年推出的第一台紧凑台式双光子聚合系统，一经推出便得到客户的广泛好评。 MicroFAB-3D基于双光子聚合激光直写技术，可在各种光敏材料上制造出蕞小尺寸可达67nm的二维和三维特征结构，兼容各种聚合物，包括生物兼容性材料、医用树脂和生物材料，为微流控、微光学、细胞培养、微机器人或人造材料领域开辟了新的前景。双光子聚合激光直写，也称双光子3D打印，基于“双光子吸收效应”， 可以将反应区域限制在焦点附近极小的位置（称之为“体元”），通过纳米级精密移动台，使得该焦点在物质内移动，焦点经过的位置，光敏物质发生变性、固化，因此可以打印任意形状的3D物体。双光子聚合激光直写技术摒弃了传统增材制造（Additive Manufacturing）层层叠加的方法，使得层与层之间的精度大大提高，消除了“台阶效应”，使得我们可以制造低粗糙度、高精度的器件，如各种光学元件、维纳尺度的结构器件等。基于双光子聚合激光直写技术的microFAB-3D完全适用于超高分辨率3D打印，结合合适的光敏材料，“体元”直径可小至67nm，有时甚至可以更小。结合我们专有的软件，microFAB-3D激光可以在材料内部自由移动，创造出一个坚固的结构。 激光甚至可以穿过聚合的部件，因此“体元”可以在单体内部的三维空间中自由移动，可以高精度地创建任何3D形状，例如没有支撑的悬垂物、内部的体块、中空通道结构等等。 由于光敏材料、激光波长和所用的物镜直接影响打印的分辨率，所以我们的532 nm波长确保了低于67nm的超高3D打印分辨率，我们的用户已经实现了在3D结构中小于100nm的横向分辨率!Microlight3D双光子聚合3D纳米光刻机∣主要特征：1、高分辨率3D打印得益于双光子聚合激光直写技术，无论是基础版本还是先进版本，都可以实现至少67nm的刻写分辨率，最高记录67nm 。 2、打印最复杂的结构与传统的3D打印技术不同，双光子聚合激光直写技术摆脱了传统的“一层一层”的光刻方法。可以打印非常复杂的结构而不需要特殊材料支持或后续处理，增强了材料的机械性能。 3、分辨率自动调节我们的软件可以让您在制造过程中可以随时调节打印分辨率。用大“体元”得到更快的打印速度，用小“体元”实现更复杂、更精密的结构。 4、高精度自动定位microFAB-3D先进版本配备了反馈相机和专用软件功能，使您能够在已经有图案的基板甚至光纤的尖端上直接对齐和打印。您可以轻松和精细地调整聚焦点的位置，精度小于1µm。 5、独特的技术、更高的性能创新的纳米3D打印系统依赖于具有独特特点的工业激光器，带来最高的打印分辨率、紧凑性、成本效率和使用灵活性。除此之外，这些工业激光器完全支持长时间运行而无需定期的维护，提供了更好的可靠性与稳定性。 6、从基础版本升级到先进版本MicroFAB-3D可以根据您的需求和预算轻松地升级。您可以使用MicroFAB-3D标准版本探索高分辨率的3D打印，之后升级为MicroFAB-3D高级版本以实现大范围的复制、Voronoi结构光刻等附加功能。Microlight3D双光子聚合3D纳米光刻机∣兼容材料：我们为我们的双光子聚合激光直写3D纳米光刻机提供了10种专利光刻胶，这些树脂的各种性能允许您探索多种应用领域。我们的系统也与各种商业上可用的光刻胶兼容，如Ormocomp, SU8, FormLabs树脂，NOA-line树脂，甚至水凝胶或蛋白质等。这些光刻胶可能是生物兼容的，有的已被认证实现微型医疗设备。如果您想使用定制的、自制的聚合物，我们也可以帮助您调整系统以适应您的工艺。Microlight3D双光子聚合3D纳米光刻机∣应用领域： 微光学和光子学 微流控 2D材料 微型医疗设备 细胞培养与组织工程 微电子学 微机械 光电子 金属材料 传感器 天线 微型机器人Microlight3D双光子聚合3D纳米光刻机∣规格指标：关于生产厂商Microlight3D：Microlight3D是高分辨率微尺度2D和3D打印系统的专业制造商。Microlight3D致力于满足科学家和工业研究人员新的设计加工需求，以及高精度生产任何几何或非几何形状的微型零件。通过结合2D和3D微纳打印技术，Microlight3D为客户提供了制造更大尺寸复杂部件的灵活性。它的目标是为未来的新兴领域提供更快、更复杂的微型制造系统。Microlight3D的设备现用于微光学、微流体、微机器人、超材料、细胞生物学和微电子学等。 Microlight3D在2016年成立于法国格勒诺布尔，在Grenoble Alpes大学(UGA)进行了超过15年的3D微纳打印技术研发。 上海昊量光电作为Microlight3D在中国大陆地区代理商，为您提供专业的选型以及技术服务。对于Microlight3D有兴趣或者任何问题，都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系。关于昊量光电昊量光电 您的光电超市！ 上海昊量光电设备有限公司致 力于引进国 外先 进性与创 新性的光电技术与可 靠产品！与来自美国、欧洲、日本等众多知 名光电产品制造商建立了紧 密的合作关系。代理品牌均处于相关领域的发展前 沿，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国 防及前沿的细分市场比如为量 子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。 我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域提 供完 整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优 质服务，助力中国智 造与中国创 造! 为客户提 供适合的产品和提 供完 善的服务是我们始终秉承的理念！

制造高品质的固态硅基量子器件要求高分辨率的图形书写技术，同时要避免对基底材料的损害。来自IBM实验室的Rawlings等人利用SwissLitho公司生产的3D纳米结构高速直写机NanoFrazor，结合其高分辨热探针扫描技术和高效率的激光直写功能，制备出一种室温下基于点接触隧道结的单电子晶体管（SET）。利用扫描探针可以确定佳焦距下的Z向位置，同时确定扫描探针和激光直写的位置补偿，研究人员在兼顾高分辨和高效率书写条件下得到小于100nm的度。利用CMOS工艺兼容几何图形氧化流程，研究人员在N型简并掺杂（＞1020/cm3）的缘硅基底上制备出该SET器件。所研究的三种器件的特性主要由Si纳米晶和嵌入SiO2中的P原子所控制，进而形成量子点（QDs）。量子点上电子尺寸微小且局域性强，保证了SET在室温情况下的稳定运行。温度测量结果显示在100 – 300 K的范围内，电流主要由热激发产生，但在＜100K时，主要以隧道电流为主。在硅基量子点器件的制备过程中，内部精细的功能器件区域一般要求高分辨率书写，但是在外部电相对粗糙的连接处仅需要高效的相对低分辨率刻蚀，这就是所谓的“混合搭配光刻”(mix-and-match lithography)。但是两种不同原理的书写技术结合应用会增加工作量，同时带来图形转移过程的位置偏差和对样品表面的污染。在本工作中，3D纳米结构高速直写机NanoFrazor系统将激光直写技术与高分辨热探针书写技术（XY: 10nm，Z: 1nm）相结合（如图1所示），这样可以利用热探针技术实现高分辨率区域的图形书写，而利用激光直写技术实现低分辨率区域的快速书写（如图2a所示， 蓝色区域为激光直写区域，深绿色区域为热探针书写区域），后实现一次性书写整体图形的高效性，同时避免了不必要流程所导致的表面污染和位置偏差。 图1：a) 热探针和激光透镜的结构示意图。b) 热探针连接在Z向压电传感器和位移台上，平行激光经透镜聚焦在样品表面。通过摄像头收集反射光实现样品成像，利用探针和激光的位置补偿进行表面书写。 图2：单电子器件（SET）的制作工艺流程示意。a) 器件图形示意，粉色区域为制备SET前的预图形书写区域。图形中央30μm×30μm区域中包含利用激光直写区域（蓝色）和利用热探针技术书写区域（深绿色）；b) 位置校准示意；c) 对书写区域进行定位。d) 利用热探针技术进行高分辨率书写（图2a中深绿色区域）；e) 利用激光直写技术进行低分辨率快速书写（图2a中蓝色区域）；f) 利用RIE实现图形向硅层转移；g) 通过热氧化得到器件通道中的点接触通道。 IBM专门研发设计的NanoFrazor 3D纳米结构高速直写机所采用的针是具有两个电阻加热区域，针上方的加热区域可以加热到1000℃，二处加热区域作为热导率传感器位于侧臂处，其能感知针与样品距离的变化，精度高达0.1nm。因此，在每行直写进程结束后的回扫过程中，并不是通过针起伏反馈形貌信息，而是通过热导率传感器感应形貌变化，从而实现了比AFM快1000余倍的扫描速度，同避免了针的快速磨损消耗。NanoFrazor 3D纳米结构高速直写机与传统的微纳加工设备，如纳米醮印、激光直写、聚焦离子束刻蚀FIB、电子束诱导沉积、电子束光刻EBL等技术相比，具有高直写精度 (XY: 高可达10nm, Z: 1nm)以及高直写速度（20mm/s 与EBL媲美），具备实时形貌探测的闭环刻写技术以及无需标记拼接与套刻等特技术优势。加上其性价比高，使用和维护成本低，易操作等特点，成为广受关注的纳米加工设备。拓展阅读：Fast turnaround fabrication of silicon point-contact quantum-dot transistors using combined thermal scanning probe lithography and laser writingC. Rawlings, Y. K. Ryu, M. Rüegg, N. Lassaline, etc.DOI: 10.1088/1361-6528/aae3df

p style="text-indent: 2em "记者从中国科学技术大学获悉，该校工程科学学院微纳米工程实验室利用飞秒激光引导毛细力自组装复合加工方法，实现了手性可控三维微结构和三维金属纳米间隙结构的灵活制备，并实现了在涡旋光手性检测和高灵敏度生化检测方面的应用，相关研究成果日前分别发表在《先进材料》和《先进功能材料》上。/pp style="text-indent: 2em "手性微结构在光学和力学等领域具有重要的应用潜力，可以用于构筑多种多样的光学和力学超材料。目前三维手性微结构的灵活、可控制备仍存在诸多困难。中国科学技术大学微纳米工程实验室在飞秒激光复合加工方面开展了长期的系统性研究。在前期工作中，他们通过将飞秒激光直写与毛细力自组装技术结合，开发了新型的飞秒激光复合加工方法，实现了复杂多层级聚合物结构的制备，并在微物体操纵、微粒制备、微光学、仿毛细血管微通道制备等多个领域开展了应用研究。/pp style="text-indent: 2em "在前期工作的基础上，研究团队将飞秒激光直写与毛细力驱动自组装技术相结合，通过调控微结构的空间排布、结构尺寸等参数，引导毛细力的方向和大小，成功制备了多层级手性微结构，并展示了该方法高度的灵活性和可扩展性。/pp style="text-indent: 2em "此外，该研究团队还利用这种飞秒激光复合加工方法成功制备了三维金属纳米间隙结构，并实现了典型表面增强拉曼光谱SERS标的物R6G和抗癌药物DOX的高灵敏度检测。该研究为非平坦表面上构建金属纳米间隙结构提供了一种新的方法，有望将基于微流体的表面增强拉曼光谱检测技术应用于精准医疗、实时在线检测等领域。（记者吴长锋）/p

金鸡报晓已迎春，元宵临近聚福门，Quantum Design China恭祝大家新春愉快，元宵吉祥。上图这幅立体逼真的画作是 Quantum Design China专为您打造的新年特别礼物。看到图像右面的坐标轴，是不是很惊讶？没错，这不是一幅手绘作品，而是借助SwissLitho公司制造的3D纳米结构高速直写设备—NanoFrazor专业定制的三维纳米雄鸡贺卡！ 这幅雄赳赳气昂昂的鸡年贺卡，其尺寸仅有10μm*10μm，深度差为50nm，是目前全球小的三维纳米鸡年贺卡。整只雄鸡的微纳尺寸，以及鸡身立体的轮廓和清晰的线条，都体现了3D纳米结构高速直写机NanoFrazor让人膜拜的高直写精度(XY: 10nm, Z: 1nm)、高形貌感知灵敏度(0.1nm)，另外还有高速直写，无需显影，实时观察直写效果，无临近效应，无电子/离子损伤等有的特点。 NanoFrazor纳米3D结构直写机的问世，源于发明STM和AFM的IBM苏黎世研发中心，是其在纳米加工技术的新研究成果。NanoFrazor纳米3D结构直写机采用直径为5nm的探针，通过静电力控制实现直写3D高精度直写，并通过悬臂一侧的热传感器实现实时的形貌探测，次将纳米尺度下的3D结构直写工艺快速化、稳定化。该技术自问世以来已经多次刷新了上小3D立体结构的尺寸，创造了上小的马特洪峰模型，小立体地图，小刊物封面等记录。2016年10月，瑞士Swisslitho公司又发布了一款NanoFrazor Scholar，这款小型的纳米加工设备竟然可以放置在实验室桌面上，而且分辨率依然可达到XY:10nm；Z:2nm，轻松实现小于20nm的线宽与间距，更加便于课题组内进行纳米原型器件、微纳光学/光子学/磁学，NEMS、超材料等领域纳米机构与器件的设计与制备，是纳米结构和器件加工制备领域的之选。 2017的年味儿少不了科学的情怀，少不了我们对未知的探索和追求，带着NanoFrazor专业定制的全球小的三维纳米雄鸡贺卡，Quantum Design China祝愿大家在新的科学年中创意无限，收获满满！2017，Quantum Design China将继续伴您左右，提供丰富、的科研设备，便捷、专业的售后服务，助力您的科学研究更有说服力，更具创造力！ 相关产品： 3D纳米结构高速直写机NanoFrazor: http://www.instrument.com.cn/netshow/C226568.htm小型台式无掩模光刻系统: http://www.instrument.com.cn/netshow/C155920.htm

3d christmas card made by the nanofrazor in ppa resist.the dimensions: 12μm*7μm , depth from 0 to 60nm 这幅圣诞贺卡的整个画面尺寸仅有12μm*7μm，厚度仅有60nm，图中“Merry Christmas”字迹清晰且格外流畅，风景刻画得栩栩如生，在圣诞的钟声敲响之前，Quantum Design中国子公司献上的这幅Nanofrazor直写的“Merry Christmas”纳米结构一定能够为您带来好的圣诞祝福。 Nanofrazor书写的纳米结构欣赏 Nanofrazor纳米3D结构直写机的问世，源于发明STM和AFM的IBM苏黎世研发中心，是其在纳米加工技术的新研究成果。Nanofrazor纳米3D结构直写机采用直径为5nm的探针，通过静电力控制实现直写3d高精度直写，并通过悬臂一侧的热传感器实现实时的形貌探测，次将纳米尺度下的3D结构直写工艺快速化、稳定化。该技术自问世以来已经多次刷新了上小3D立体结构的尺寸，创造了上小的马特洪峰模型，小立体地图，小刊物封面等记录。2016年10月，瑞士swisslitho公司又发布了一款NanofrazorS cholar，这款小型的纳米加工设备竟然可以放置在实验室桌面上，而且分辨率依然可达到xy:10nm；z:2nm，轻松实现小于20nm的线宽与间距，更加便于课题组内进行纳米原型器件、微纳光学/光子学/磁学，NEMS、超材料等领域纳米机构与器件的设计与制备，是纳米结构和器件加工制备领域的之选。 Nanofrazor落户澳大利亚墨尔本微纳加工中心 澳洲台Nanofrazor系统也于近日在墨尔本纳米加工中心(MCN)成功安装，该纳米加工中心是澳大利亚大的对外公开的纳米加工洁净室。斯温伯尔大学的SauliusJuodkazis教授率先推动Nanofrazor在MCN的采购，并获得墨尔本大学、莫纳什大学和斯威本科技大学出资支持。他们都将受益于纳米制造新技术带来的许多新的可能性，而这些新的机遇和可能主要来自Nanofrazor的高分辨率和3D纳米结构的制备能力。 相关产品： 3d纳米结构高速直写机nanofrazor : http://www.instrument.com.cn/netshow/c226568.htm

中国科学技术大学苏州高等研究院杨亮研究员课题组开发了一套金属氧化物半导体激光微纳制造新方法，实现了亚微米精度的ZnO半导体结构的激光打印，并且将其与金属激光打印相结合，首次验证了二极管、三极管、忆阻器及加密电路等微电子元器件和电路的一体化激光直写，从而将激光微纳加工的应用场景推广到微电子领域，在柔性电子、先进传感器，智能微机电系统等领域具有重要的应用前景。该研究成果近期以“Laser Printed Microelectronics”为题发表在《Nature Communications》上。印刷电子是利用打印的方法制造电子产品的新兴技术，满足了新一代电子产品柔性与个性化的特征需求，将为微电子行业带来新的技术革命。在过去的20年里，喷墨打印、激光诱导转移(LIFT)或其他打印技术取得了长足发展，能够在不需要洁净室的环境下制造功能性有机物和无机微电子器件。然而，以上打印方式典型特征尺寸通常在几十微米量级，而且常常需要高温后处理工艺，或者依赖多种工艺结合以实现功能器件的加工。激光微纳加工技术利用激光脉冲与材料的非线性作用，可以100 nm精度实现传统方法难以实现的复杂功能结构和器件的增材制造。但是，目前大部分激光微纳加工结构是单一的聚合物材料或金属材料。半导体材料激光直写方法的缺失也导致目前激光微纳加工技术的应用难以拓展至微电子器件领域。图1:金属/半导体材料激光复合打印。a,d:金属铂；b,e:氧化锌半导体 c,f:金属银。在这篇论文中，杨亮研究员与德国及澳大利亚的研究人员合作，创新性地开发了激光打印作为一种功能性电子器件打印技术，在单一激光加工系统中实现了半导体(ZnO) 和导体(Pt 和 Ag)等多种材料的复合激光打印(图1)，并且完全不需要任何高温后处理工艺步骤，最小特征尺寸1 µm。 这一突破使得可以根据微电子器件的功能对导体和半导体，甚至是绝缘材料的布局进行定制化设计和打印，极大地提高了微电子器件打印的精度、灵活性、可控性。在此基础上研究团队成功实现了二极管、忆阻器和物理不可复制加密电路的一体化激光直写(图2)。该技术与传统的喷墨打印等技术兼容，并且有望推广至多种P型、N型半导体金属氧化物材料的打印，为复杂、大尺寸、三维功能微电子器件的加工提供了系统的新方法。图2:基于激光打印技术成功实现了忆阻器及物理不可复制加密电路等功能微电子器件的一体化打印。中国科学技术大学苏州高等研究院的杨亮研究员为论文的第一作者和共同通讯作者，合作者包括德国卡尔斯鲁尔大学、德国海德堡大学以及澳大利亚昆士兰大学的研究人员。该项研究工作得到了国家自然科学基金以及德国联邦科学基金的支持。

人工智能 (AI) 和高性能计算 (HPC) 等应用推动了大算力芯片的需求激增，而随着摩尔定律趋近极限，先进封装正逐渐成为提升芯片性能的关键。当前2.5D、3D-IC、异构集成、Chiplet等诸多先进封装技术帮助芯片设计人员在尺寸更小、功耗更低的芯片中提供更多功能，实现性能的飞跃。然而，这些技术进步也带来了前所未有的挑战，它们对现有的制造工艺、设备和材料提出了更高的要求。越来越多的先进封装涉及处于晶圆制造（“前道”）和芯片封测（“后道”）之间被称为“中道”的工艺，包括重布线(RDL)、凸块制作(Bumping)及硅通孔(TSV)等工艺技术，涉及与晶圆制造相似的光刻、显影、刻蚀、剥离等工序步骤。其中，光刻技术起到了至关重要的作用，光刻设备已广泛应用于先进封装领域的倒装芯片结构封装的Bumping、RDL、2.5D/3D封装的TSV等的制作之中。如今，在板级封装及高端IC载板(Substrate)制造领域，直写光刻已经全面取代了传统光刻；在高端显示、先进封装以及第三代半导体等领域，直写光刻也开始崭露头角。在先进封装大潮之下，国内直写光刻技术龙头芯碁微装正以其卓越的性能和创新的技术解决方案，为行业带来突破性的变革。先进封装来袭，直写光刻崭露头角以去年以来备受关注的台积电CoWoS为例，它是一种2.5D封装技术，由CoW和oS组合而来。先将芯片通过Chip on Wafer（CoW）的封装制程连接至硅晶圆，再把CoW芯片与基板（Substrate）连接，整合成CoWoS。该技术的核心是将不同的芯片堆叠在同一片硅中介层，以实现多颗芯片互联。在硅中介层中，台积电使用微凸块（μBmps）、硅通孔（TSV）等技术，代替传统引线键合，用于裸片间连接，大大提高了互联密度和数据传输带宽。根据采用的中介层不同，台积电把CoWoS封装技术分为3种类型：CoWoS-S（Silicon Interposer）、CoWoS-R（RDL Interposer）和CoWoS-L（Local Silicon Interconnect and RDL Interposer）。 例如CoWoS被用于生产Nvidia、AMD、Amazon和Google等公司的高性能AI芯片，随着AI芯片的晶体管数量不断增加，且因为是用于数据中心和云计算，对尺寸要求不高，因此，未来的AI芯片很可能会越来越大。目前台积电正在通过CoWoS封装技术，开发比AMD的Instinct MI300X和英伟达B200面积更大的AI芯片，封装面积已经达到120mmx120mm。芯碁微装泛半导体销售总监潘昌隆指出，当前台积电主要使用的是CoWoS-S，随着大面积芯片设计越来越多，中介层越来越多，掩模尺寸越来越大，当中介层达到台积电最大reticle的四倍以上（1X reticle≈830mm² ），高于其当前中介层的3.3倍，就将转向CoWoS-L。数据显示，理论上EUV reticle限制为858mm² （26 mm x 33 mm），因此通过拼接六个掩模将实现5148 mm² 的SiP。如此大的中介层不仅可以为多个大型计算小芯片提供空间，还可以为12堆栈HBM内存留出足够的空间，这意味着12288位内存接口带宽高达9.8 TB/秒。而构建5148 mm² SiP是一项极其艰巨的任务，目前Nvidia H100加速器，其封装跨越一个中介层多个掩模大小，成本已经高达30000 美元。因此，更大、更强大的芯片可能会进一步推高封装成本。除了CoWoS-L，一些芯片设计公司也开始研究晶圆级系统(System on Wafer，SoW)，这类设计将整个晶圆作为一个封装单元，逻辑、存储与控制相关的芯片都需要通过封装来集成，RDL的布线将会相当复杂，且RDL层数将会越来越高。对于这两大先进封装技术走向，潘昌隆表示，更大面积的芯片封装将对传统步进式光刻机的使用带来诸多挑战。一是掩模（mask）拼接问题。随着封装面积的增加，单一片掩模无法覆盖整个芯片，需要使用多个掩模并进行拼接。这增加了制造过程中的复杂性，可能导致拼接处的对准误差，影响最终产品的性能和良率。而且封装面积的增大可能会增加生产过程中的翘曲和缺陷，导致良率下降。特别是在掩模拼接区域，任何微小的误差都可能影响整个芯片的性能。而随着芯片集成化和大尺寸晶圆的使用，晶圆翘曲问题也愈发严峻，已成为影响先进封装可靠性的主要挑战之一。二是设计复杂度提高，生产效率下降。大尺寸封装设计需要更复杂的布线和层叠技术，如RDL层的布线将会相当复杂，且层数将会越来越多，这对设计工作和制造工艺都带来了极高的挑战。尤其大尺寸封装设计需要在光刻机中切换掩模来进行同层线路的曝光，这种频繁的掩模切换会降低生产的效率，拉长生产周期。三是设备局限性。传统的步进式投影光刻设备掩模尺寸大多是26×33mm² ，可能没有经验应对大尺寸封装的翘曲等问题。大尺寸封装的光刻需要设备具备处理更大尺寸晶圆/载板和应对翘曲等问题的能力。潘昌隆表示，除了CoWoS和SoW等晶圆级封装，FoPLP封装技术也开始逐渐发力，步进式光刻机在应对这类大面积封装同样力不从心，而直写光刻技术将会是最佳选择。在泛半导体领域，根据是否使用掩模版，光刻技术主要分为掩模光刻与直写光刻。掩模光刻可进一步分为接近/接触式光刻以及投影式光刻。直写光刻也称无掩模光刻，是指计算机控制的高精度光束聚焦投影至涂覆有感光材料的基材表面上，无需掩模直接进行扫描曝光。过去很长一段时间，掩模光刻技术是光刻工艺路线中的最佳选择；但随着成本日益高涨，未来，无掩模直写光刻技术或将凭借成本优势及行业布局逐渐受到行业关注。尤其在先进封装领域，直写光刻技术以其独特的优势和广泛的市场潜力，正逐渐成为推动行业创新的关键力量。直写光刻如何改写先进封装市场格局芯碁微装作为国内直写光刻设备的细分龙头，随着国内中高端PCB与 IC载板需求的增长及国产化率需求提升，正不断加快在载板、先进封装、新型显示、掩模版制版、功率分立器件、光伏电镀铜等方面的布局。潘昌隆表示，在先进封装领域，芯碁微装直写光刻设备中除了无掩模带来的成本及操作便捷等优势，在RDL、互联、智能纠偏、适用大面积芯片封装等方面都很有优势，设备在客户端进展顺利，并已经获得大陆头部先进封装客户的连续重复订单。潘昌隆总结了直写光刻技术应用于先进封装的几大优势。首先，掩模的制作往往耗时且成本高昂，直写光刻技术不使用传统步进式光刻所需的掩模，通过数字化的方式直接在硅片上进行图案曝光，大大缩短了产品从设计到市场的时间，并显著降低制造成本。并且直写光刻技术能够适应复杂的RDL设计和多层封装结构，这在传统的步进式光刻中可能难以实现，客户可以更灵活地调整和优化设计，适应不同需求，特别是在研发或样品开发阶段。其次，直写光刻技术减少了掩模交换和拼接的需求，简化了生产流程，从而提高了生产效率。尤其随着封装面积的增大，如CoWoS-L和FoPLP等技术的发展，直写光刻技术能够有效应对大尺寸封装的挑战。它能够处理超出传统掩模尺寸的大面积封装设计，避免了掩模拼接问题，提高了生产效率。同时直接光刻自由多分割和智能涨缩模式应对板级封装中大尺寸多增层曲翘变形有着极佳的品质。最后，对于当前追求国产化和减少对外部依赖的市场需求，大陆在先进制程受限的情况下，正在加大力度发展类CoWoS、Chiplet等先进封装以弥补性能差距，在此背景下，直写光刻技术提供了一种自主可控的解决方案，有助于降低供应链风险，增强国内产业的竞争力。“随着高性能大算力芯片要求不断提高，先进封装技术如CoWoS-L和FoPLP的需求将持续增长。随着大尺寸的RDL与SOW等未来产品的出现，直写光刻技术凭借其在大尺寸封装领域及成本方面的优势，将迎来广阔的市场空间。”潘昌隆表示，目前芯碁微装设备已实现低至2um的线宽距，涉及工艺包括垂直布线TSV、水平布线Bumping的RDL环节等，以灵活的数字掩模和高良品率满足了先进封装客户的要求，目前已有多台设备交付客户端，产品的稳定性和功能已经得到验证。值得注意的是，除了光刻制程，在晶圆切割、智能纠偏领域，直写光刻也展现出显著的技术优势。潘昌隆指出，在芯片制造过程中，需要采用切割工艺对晶圆进行划片，然而传统的金刚石切割、砂轮切割或激光切割会对晶圆造成较为严重的损伤，导致晶圆应力、碎裂、芯片性能下降等问题。目前在先进封装领域，高端的客户开始采用深硅刻蚀(DRIE)工艺的等离子切割来取代传统切割方法。不过DRIE需要一道曝光制程，但是此道曝光工艺不复杂，直写光刻技术能够直接在硅片或其他基底材料上绘制出精确的切割道，这些图案可以是简单的直线、曲线或其他复杂几何形状，并且能够实现更平滑和更精确的切割边缘，减少刀切或激光切割等传统切割方法可能引入的应力和损伤。此外，由于直写光刻使用的是数字光束和虚拟掩模，它不需要为每个不同的切割图案制作和更换物理掩模，这大大节省了成本和时间。另一个CoWoS典型场景是AI芯片中集成的多个HBM，需要将多个DRAM芯片进行堆叠，形成大容量的存储单元。直写光刻技术在此过程中可以用于精确地绘制切割道，以便进行芯片的切割和堆叠。相比传统的切割方式，不仅提高了切割的精度，还有助于实现更紧密的芯片堆叠，从而提升存储密度和性能。此外，直写光刻技术还可以确保切割后的芯片表面平整度高，这对于后续的混合键合（hybrid bonding）等工艺至关重要。“直写光刻技术在这两种切割场景中的应用，不仅可以提高切割的精度和质量，还可以减少生产成本和时间，提高整体的生产效率。”潘昌隆强调，“通过直写光刻技术，可以实现更灵活的设计调整和更快速的产品迭代，满足市场对高性能、高密度芯片的需求。”除此之外，直写光刻技术也越来越多地用于智能纠偏。潘昌隆解释，由于目前在先进封装的晶圆重构封装中存在三大技术难点，第一是芯粒偏移(Die Shift)，这是指在芯片转移过程出现了偏位、涨缩等情况从而导致实际的芯粒位置和预设位置产生了偏差，进而需要纠偏；第二是翘曲(Warpage)，这是由EMC材料和硅片的热膨胀系数不匹配而产生的形变，会导致曝光不良；第三是残胶(Residue)。对于芯粒的偏移问题，直写光刻技术可以通过更改布线或PI层或凸点纠偏的图形矫正以保证RDL层图形的精度。此外，在FoWLP的贴片工艺中，基于直写光刻的PI纠偏方案可以很好地缩小贴片机的贴片误差。因此，在晶粒偏移、衬底翘曲、基片变形等领域，直写光刻技术的自适应调整能力，使之具有良率高、一致性好的优点。由于直写光刻相较于步进式光刻的优势主要体现在无需物理掩模就可实现实时图案调整、提升生产效率与良率等方面，因而能够适应多层和大尺寸封装的复杂纠偏需求。其灵活性和高精度纠偏能力，简化了生产流程，降低了成本，并支持了先进封装技术的快速发展，满足市场对高性能、高密度芯片的需求。机遇与挑战共存，直写光刻生态链正在重塑根据Yole和集微咨询的预估，2022-2026年全球先进封装市场规模将从379亿美元增长至482亿美元，CAGR达到6.2%。未来先进封装技术在整个封装市场的占比正在逐步提升，3D封装、扇型封装(FOWLP/PLP)、微间距焊线技术，以及系统级封装(SiP)等技术的发展成为延续摩尔定律的重要途径。同时，Yole也预测，在IC先进封装领域内，激光直写光刻设备将在未来三年内逐步成熟并占据一定市场份额，具有良好的市场应用前景。诚然，直写光刻技术在先进封装领域开始崭露头角，但目前距离大规模量产使用仍需要克服一系列技术和市场方面的挑战。潘昌隆指出，首先，随着先进封装技术的发展，对光刻精度的要求越来越高。直写光刻技术需要进一步提升其解析度，以满足更小线宽和更高密度的封装需求。其次，直写光刻在良率和产速(UPH)等方面尚不能完全与步进式光刻媲美，而良率的瓶颈主要在于市场上仍然没有专门为直写光刻开发的光刻胶以及配套的光源。传统的光刻胶和介质层材料是为步进式光刻机设计的，直写光刻技术需要与这些材料更好地匹配，以确保光刻质量和效率。最后是许多封装客户对直写光刻技术仍然缺乏了解，需要更多的市场教育和技术普及来提高客户的认知度和接受度，并且如何在市场竞争中突出芯碁微装的独特优势并赢得客户信任也是一大挑战。随着国内半导体产业在先进制程领域发展受限，对先进封装的需求与日俱增，目前大陆在类CoWoS等2.5D、3D封装领域的研发正在加速挺进。芯碁微装在推动先进封装领域的国产化方面，制订并采取了一系列切实有效的计划和措施。“本土化研发是芯碁微装的核心战略之一。公司建立了强大的本土研发团队，专注于技术创新和产品开发，确保技术能够及时响应国内客户的需求。通过本土化研发，芯碁微装能够快速适应市场变化，推动技术进步。”潘昌隆表示，“在提升直写光刻良率、生产效率等方面，芯碁微装也与国内上下游产业链建立了密切的合作。例如在配套的光刻胶上，芯碁微装正与日系、大陆的i线、KrF光刻胶厂商密切合作，进行生产验证、配方调整等工作，提升量产可行性。与此同时，芯碁微装还与国内封装厂、设计公司和晶圆厂等建立了紧密的合作关系，了解客户需求和使用反馈，为他们提供定制化的解决方案。”值得一提的是，芯碁微装致力于提高零部件的国产化比例，目前90%以上的零部件已经实现国产化。这不仅减少了对进口零部件的依赖，增强了供应链的稳定性，还降低了生产成本，提高了产品的市场竞争力。随着技术的不断成熟和市场的逐步认可，整个生态链将被重塑，在生态链的各个环节，从材料供应商到设备制造商，再到最终的封装企业，都开始积极适应这一变革，探索与直写光刻技术相适应的新产品、新工艺和新解决方案。这种跨行业、跨领域的合作，将进一步加速直写光刻技术的创新和应用。相信直写光刻不仅将在先进封装领域扮演越来越重要的角色，而且将成为重塑国内半导体产业链结构和提升产业竞争力的重要推手。

中科院理化技术研究所段宣明团队、日本理化学研究所河田聪团队通过合作，近日在利用飞秒激光多光子纳米加工技术进行三维微纳结构制备的研究中获得重要进展，成功突破了光学衍射极限，实现了纳米尺度的三维金属纳米结构加工。近年来，利用飞秒激光直写技术进行三维纳米结构加工，已成为一个广泛受到关注的研究工作。该研究团队利用基于非线性光学原理的飞秒激光多光子直写纳米加工技术，突破衍射极限，利用多光子聚合反应成功地获得纳米尺度加工分辨率，并实现了功能性纳米复合材料的三维微纳结构加工。金属纳米材料与结构在电子信息、生物检测等多个领域有重要应用前景，但是加工制备具有各种金属三维纳米结构，仍然是目前国际上研究开发的热点与难点。在利用飞秒激光多光子三维纳米加工技术进行金属纳米结构加工的研究中，加工分辨率长期徘徊在微米至亚微米尺度范围，未能实现突破光学衍射极限的纳米尺度加工。针对飞秒激光多光子还原制备金属纳米结构过程中，金属纳米粒子在激光作用下易于生长成为大块晶体的问题，研究团队提出了利用表面活性剂限制金属纳米材料生长，以获得三维金属纳米结构的思路。他们在硝酸银水溶液中添加了含有肽键的羧酸盐阴离子表面活性剂，使多光子光化学还原的银纳米粒子由微米及亚微米尺度不均一分布，成为尺寸约20纳米的均一分布，获得了仅为约激光波长六分之一的120纳米线宽的银纳米线，成功地突破光学衍射极限，实现了纳米尺度加工与三维金属纳米结构的加工。同时，激光加工所用功率也由数十毫瓦降低到了一毫瓦以下，为进行金属纳米结构的多光束平行快速加工奠定了技术基础。该项研究工作成果发表在5月18日出版的Small上。该研究工作所展示的任意三维金属纳米结构加工能力，使飞秒激光多光子三维纳米加工技术具备了在微纳电子器件的三维金属纳米布线与三维金属T型栅、人工介质材料、亚波长等离子光学器件、表面等离子生物传感器及太阳能三维纳米电极等纳米器件制备中获得广泛应用的可能性。中国科学院、科技部国际科技合作计划、日本科学技术振兴机构对该研究工作给予了支持。

仪器信息网讯 8月29日，全国半导体设备和材料标准化技术委员会微光刻分技术委员会第四届微光刻分委会年会暨第十三届微光刻技术交流会在青岛成功召开。会议期间，仪器信息网特别采访了GENISYS公司亚太总监陈利奇。据了解，GENISYS公司是一家位于德国慕尼黑的软件供应商，通过软件优化帮助硬件厂商（高端电子束、激光直写等）解决问题，优化微纳加工工艺，广泛应用于半导体器件、光学（波导、光子晶体、量子计算等）等领域。陈利奇向我们透露，用户在做不同的应用和器件时，所需设备的功能也不同，GENISYS会针对每台不同的设备进行软件优化，帮助客户实现应用上的突破，比如能够突破直写尺寸限制，线粗糙度优化限制，通过软件内置的临近效应修正，数据处理等功能实现光通讯、半导体等器件的性能优化。陈利奇认为未来国内软件会迎来高速发展。过去20年，国内企业大部分专注于硬件开发，随着硬件成熟会遇到和国外类似的情况。如何再把硬件的性能提高？此时在物理层面上硬件技术无法突破的地方，就能够通过软件来提供更优方案。以下为现场采访视频：

研究背景光栅和全息图是通过微纳结构表面的衍射来对光信号进行调制的。尽管这种作用方式历史悠久，但人们一直在相关领域不断的探索，以发展功能更为强大的应用。进一步的发展可以基于傅立叶光学来设计、构筑傅里叶面的微纳结构，以生成所需的衍射输出信号。在这种策略中，需要能够地调制波前，理想的样品表面轮廓应该包含正弦波的总和，每个正弦波具有明确的幅度，频率和相位。但是由于技术的局限，通常只能制备有几个深度别轮廓，无法获得复杂的连续“波浪”表面，从而限制了使用简单的数学设计而实现复杂的衍射光学效果。 研究亮点针对以上问题，苏黎世联邦理工的Nolan Lassaline博士等人，提出了一种简单而有效的方法来解决设计和制备间的差距，制备了任意数量的正弦波组成的光学表面。Nolan Lassaline等人使用扫描热探针t-SPL技术与模板法相结合的策略，制备了周期性和非周期性的光学表面结构。多元线性光栅允许利用傅里叶光谱工程调控光信号。同时，Nolan Lassaline等人克服了先前光子学实验的限制，制备了可以在同一入射角同时耦合红色，绿色和蓝色光的超薄光栅。更广泛地，Nolan Lassaline等人还分析设计并且复制了复杂的二维莫尔条纹，准晶体和全息图结构，展示了多种以前无法制备的衍射表面。Nolan Lassaline等人制备任意3D表面的方法，将为光学设备（生物传感器，激光器，超表面和调制器）以及光子学的新兴区域（拓扑结构，转换光学器件和半导体谷电子学）带来新的机遇。图1 一维调制傅里叶曲面实际效果图图2 二维调制傅里叶曲面实际效果图图3 周期性及准周期性傅里叶表面图案 图4 傅里叶表面的应用 高精度三维刻写技术之于本工作的重要意义苏黎世联邦理工的Nolan Lassaline博士使用NanoFrazor的高精度3D功能制备了一些特的3D表面傅里叶光栅，对光波进行调控，有选择地透射或者反射选定波长的光信号，使得光栅只和选定波长的光信号相互作用。这样就可以通过简单的数学模型计算和相关波长相互作用的傅里叶光栅来调控实现的光波输出。以前还没有可以完全控制每个傅里叶光波成分和光栅相互作用的好方法。一些实验尝试使用超表面，或者波浪形表面光栅，但是由于微纳制备技术的限制，（只能使用灰度光刻实现2阶或者多阶深度的表面光栅，或者使用激光干涉光刻制备类似傅里叶波形表面）不能实现对相互作用波长的完全选择。设计或者制备不的表面会和多个波长相互作用降低有用信号的成分并增加系统的复杂性。有鉴于高精度3D纳米直写之于本工作的重要意义，NanoFrazor的高销售工程师Wu博士特别与作者Nolan Lassaline博士进行了制备工艺方面的探讨和交流，其中Nolan Lassaline博士对于NanoFrazor 3D纳米结构高速直写机的评价如下：“In the field of diffractive optics, it has been known for a long time that wavy surface patterns would be ideal for manipulating light. However, due to the limitations of traditional fabrication techniques, it has not been possible to fabricate surfaces with arbitrary wavy profiles. This has ultimately limited the capabilities of diffractive optics, stimulating decades of research aimed at solving this problem. To overcome this limitation, we took advantage of the unique 3D patterning capabilities offered by the NanoFrazor. Amazingly, this allowed us to fabricate wavy metallic diffractive surfaces with an error of only 1.8 nm. We used this remarkable precision to fabricate a variety of previously impossible diffractive surfaces that show promise for both fundamental optics research and practical applications in photonics. We envision that this approach, made possible only by the NanoFrazor, will lead to advanced optical devices of the future. Beyond diffractive optics, these novel 3D surfaces open up many exciting possibilities for science and engineering across a number of different fields.”（ 大意：在衍射光学领域，很久以来人们就知道用波浪状的表面操纵调控光信号是理想的。然而，由于传统纳米制备技术的局限，不能制备出由任意正弦波形组合轮廓的表面。这终限制了衍射光学器件的功能，也激发了数十年来旨在解决这一问题的科研。我们利用NanoFrazor提供的特3D图案化功能终于突破了这一限制。更为惊讶的是，我们能够制备任意波浪形的金属衍射表面，波形误差与设计波形仅为1.8 nm。我们利用NanoFrazor非凡的高精度制备出了各种以前无法实现的衍射表面，有望更深入地探讨基础光学研究和光子学实际应用的许多课题。我们可以预想，NanoFrazor的有加工方法将改革未来先进光学器件的制备。除了衍射光学领域之外，这些新颖制备的3D波浪状表面还将开启科学和工程学许多不同研究领域的令人兴奋的新课题。）图5 傅里叶表面的设计与制备 关于本文当中傅里叶表面的设计及制备流程：A傅里叶表面的设计：先将所要制备的表面轮廓的数学表达公式（这里是在一维的正弦曲线）转换为灰度位图。图中每个像素为10 nm×10 nm，其深度别介于0和255（8位）之间。位图在白色边框内的水平方向上为正弦函数，而垂直方向不变。位图中，白色边框中的像素设置为小深度别。B银基傅里叶表面的制备工艺流程：（1）利用热扫描探针在聚合物抗刻蚀剂层中刻写设计好的纳米结构；（2）利用热蒸发工艺在刻写后的聚合物表面沉积银，厚度大于500nm；（3）利用紫外光固化环氧树脂将显微镜载玻片固定于银层背面；（4）将玻片/环氧树脂/银堆叠结构剥离下来，从而完成制备C通过模板制备得到的银基傅里叶表面。文章作者Nolan Lassaline关于本工作的讲解视频请移步至Quantum Design中国子公司官网（https://qd-china.com/zh/news/detail/2009281332211）观看。关于本工作的更多详细信息，可参考如下信息：（1）原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2390-x?utm_source=other&utm_medium=other&utm_content=null&utm_campaign=JRCN_2_DD01_CN_NatureRJ_article_paid_XMOL（2）Nolan Lassaline博士的视频介绍资料：https://www.youtube.com/watch?v=moGtRjjhbPk

最近，在中国科学院院士徐至展领导下，中山大学光电材料与技术国家重点实验室与中国科学院上海光机所强场激光物理国家重点实验室展开合作研究，在飞秒激光烧蚀制备大面积均匀纳米结构方面取得重要进展，相关成果发表在《光学快报》(Optics Express) (2008, 16, 19354-19365))。纳米科技领域国际著名期刊Small (2008, 4, No. 12, 2099)在News from the micro-nano world栏目以“大面积均匀纳米结构”(Large-area Uniform Nanostructures)为题专门报道了这项研究成果，并将它与美国科学家近期实现的“大面积组装单壁碳纳米管三维结构”并列为微纳结构合成制备新方法 另外，自然中国网站于2008年12月10日在Research Highlights栏目中也专栏推荐并重点介绍了该成果。　　飞秒激光烧蚀具有低的破坏阈值及小的热扩散区的特点，可实现对材料的“非热”微加工，从而大大减小传统长脉冲激光加工中热效应带来的负面影响，显著提高加工精度，在光电器件微加工领域具有广阔的应用前景。但是由于传统激光直写方法的效率较低，目前飞秒激光烧蚀制备微纳结构在实际应用中尚不具备高的经济性。因此，探索如何直接用飞秒激光烧蚀高效地制备大面积均匀纳米结构是当前飞秒激光微加工领域的一个研究热点。　　博士生黄敏及其导师徐至展等采用飞秒激光辐照自诱导亚波长纳米结构的途径，通过调控飞秒激光脉冲的波长、能量、偏振等条件并采用新颖的快速非相干调制技术，成功地在氧化锌、硒化锌等宽带隙材料及石墨表面实现了纳米光栅、纳米颗粒及纳米方块结构的大面积制备。这种利用飞秒激光烧蚀直接制备纳米结构的方法具有均匀性好，效率高，热效应小，通用性高，环保等优点，并克服了以往飞秒激光烧蚀制备纳米结构过程中的二度污染问题。更为重要的是，经过这种方法处理后，材料表面的光电特性发生了显著的改变，并可随纳米结构的改变而呈现不同的光谱特征。这种方法在新型光电器件等方面具有重要的潜在应用价值，有望提高LED照明器件的发光效率和增加太阳能电池的吸收效率。(来源：中科院上海分院)　　(《光学快报》(Optics Express )，Vol. 16, Issue 23, pp. 19354-19365，Min Huang，Zhizhan Xu)

4月1日，合肥芯碁微电子装备股份有限公司首次公开发现股票并在科创板上市。不过，招股说明书也提示投资者，芯碁微装得发展也面临多种风险因素。其中第十一条指出，芯碁微装得核心零部件等主要向日本Nichia Corporation和美国Texas Instruments或其代理商等境外供应商采购，面临着供应商集中度较高得风险，而且受到日本、美国贸易政策变化影响。根据招股说明书，芯碁微装专业从事以微纳直写光刻为技术核心的直接成像设备及直写光刻设备的研发、制造、销售以及相应的维保服务，主要产品及服务包括PCB 直接成像设备及自动线系统、泛半导体直写光刻设备及自动线系统、其他激光直接成像设备以及上述产品的售后维保服务，产品功能涵盖微米到纳米的多领域光刻环节。PCB 直接成像设备及自动线系统（PCB 系列）在 PCB 领域，芯碁微装提供全制程高速量产型的直接成像设备，最小线宽涵盖8μm-75μm范围，主要应用于 PCB 制造过程中的线路层及阻焊层曝光环节，是 PCB 制造中的关键设备之一。在最小线宽指标方面，芯碁微装的ACURA 280 产品能够实现8μm的最小线宽，满足目前PCB领域最高端的IC载板制造要求；在产能指标方面， 公司 TRIPOD100T 单机产品能够在最小线宽 35μm、对位精度±12μm 的条件下 实现 300 面/小时的产能，MAS 15T 单机产品能够在最小线宽 15μm、对位精度 ±8μm 的条件下实现 270 面/小时的产能。在市场覆盖方面，芯碁微装该类产品已成功实现对深南电路、胜宏科技、博敏电子、柏承科技、台湾软电、迅嘉电子、富仕电子、科翔 电子、诚亿电子、宏华胜、景旺电子、相互股份、峻新电脑、普诺威、珠海元盛、华麟电路等客户的销售；在PCB阻焊曝光领域，发行人产品已经成功实现 对深南电路、景旺电子、罗奇泰克、红板公司、嘉捷通和珠海元盛等客户的销售。在技术实力方面，与大族激光、江苏影速、天津芯硕、中山新诺等国内同行业厂商相比较，芯碁微装大部分产品在核心技术指标方面具有比较优势，具有较强的市场地位；与以色列Orbotech、日本ORC、日本ADTEC等国际厂商相比较，芯碁微装产品在部分核心技术指标上还存在一定的差距。泛半导体直写光刻设备及自动线系统（泛半导体系列）在泛半导体领域，芯碁微装提供最小线宽在500nm-10μm的直写光刻设备，主要应用于下游IC掩膜版制版以及IC制造、OLED显示面板制造过程中的直写光刻工艺环节。在 OLED 显示面板直写光刻设备领域，为进一步提高设备整体产能，满足面板客户的小批量、多批次生产与研发的需要，芯碁微装开发了OLED直写光刻设备自动线系统（LDW-D1），采用多台 LDW X6 并联自动化生产，可以实现多个机台同时独立工作，整个自动线系统包括数个独立光刻机台和一个公用的机械传送装置，系统通过读码扫描生产信息进行参数调取，可以实时监测各个机台的运作情况并反馈到客户的MES系统，自动生成生产报表和生产日志报警信息，客户可以实时监控生产情况、修改生产工艺参数，从而保证产 品的品质。在市场覆盖方面，芯碁微装凭借技术、性价比、服务等优势已经获得维信诺、中国电子科技集团公司下属研究所、中国科学技术大学等业界知名客户、科研院所认可，有效提升了国产泛半导体直写光刻设备的市场知名度。同时，在该领域的技术研发实力和技术成果转化经验，将为其后续开展晶圆级封装 （WLP）直写光刻设备和 FPD 显示面板高世代产线直写光刻设备的产业化打下 坚实的基础。在技术实力方面，芯碁微装可比公司主要包括瑞典Mycronic、德国Heidelberg等国际厂商以及江苏影速、中山新诺、天津芯硕等国内厂商。该类产品的各项核心技术指标在国内厂商中整体处于较高水平，并在部分性能指标达到了德国Heidelberg竞品的水平，但与全球领先企业瑞典Mycronic相比较还具有较大的差距。发行概况根据招股说明书，本次募投资金主要用于高端PCB激光直接成像（LDI）设备升级迭代项目、晶圆级封装（WLP）直写光刻设备产业化项目、平板显示（FPD）光刻设备研发项目和微纳制造技术研究中心建设项目。附件：合肥芯碁微电子装备招股说明书.pdf

近期，由中国光学工程学会、辽宁省科学技术协会主办的全国光电测量测试技术及产业发展大会暨辽宁省第十七届学术年会在大连成功召开。会议同期举办首届“金燧奖”中国光电仪器品牌榜颁奖典礼。仪器信息网作为大会独家合作媒体参与了本次会议，并采访了金燧奖金奖获奖单位代表苏州苏大维格科技集团股份有限公司（以下简称“苏大维格”）董事长陈林森。苏大维格的获奖项目为“激光直写系统”。该项目旨在解决半导体、光电子的图形化问题，传感器的微纳结构化，以及培育催生新产品、新技术服务于产业升级和技术进步。该成果实现了怎样的创新突破，解决了什么样的关键问题，面向的主要用户有哪些？有哪些技术优势？该成果当前的产业化情况如何，取得了怎样的经济效益或社会效益，未来的市场前景如何？随着技术的进步和产业的发展，未来还将对相关技术提出哪些技术需求和挑战？有哪些发展建议？更多内容请观看视频： 首届“金燧奖”中国光电仪器品牌榜由中国光学工程学会联合多家单位于2022年发起，旨在积极面向国家重大战略需求，进一步突出企业的创新主体地位，促进关键核心技术攻关，突破卡脖子技术。本届“金燧奖”重点围绕分析仪器、计量仪器、测量仪器、物理性能测试仪器、环境测试仪器、医学诊断仪器、工业自动化仪器等7个类别进行广泛征集，得到了社会各界积极的参与和热情的响应。经过严格评审，71个优秀仪器产品脱颖而出，遴选出金奖10项、银奖16项、铜奖28项、优秀奖17项。这些产品都是我国自主研发、制造、生产的专精特新的高端光学仪器，较好地展现了我国在高端科学仪器中的自主核心竞争力，提升了民族品牌在激励市场竞争中的自信心，鼓舞了国产厂商的攻关热情。

为便于国内外科研学者交流新纳米结构研究成果，共同推动纳米加工学科和新技术的蓬勃发展。2017年6月23日， Quantum Design中国子公司与北京航空航天大学国际交叉科学研究院进行良好合作，在该院校微纳实验平台的基础上举办“NanoFrazor 3D纳米结构高速直写技术研讨会”，对国内外高端纳米加工技术展开详细介绍与讨论，同时就NanoFrazor Explore 3D纳米结构高速直写设备向国内各地课题组开放良好合作机会。 会议中，Quantum Design中国子公司在Swisslitho厂商及国际交叉科学研究院老师们的大力支持下，就微纳米加工技术，微纳器件制备与性能，MEMS/NEMS，光学/光子学等领域进行了现场学术交流，Swisslitho厂商技术指导在NanoFrazor纳米加工平台上现场演示了高通量光刻、纳米叠加等纳米加工工艺操作，毕加索名画及纳米线套刻工艺数秒呈现，引起了大家的大兴趣。 NanoFrazor Explore 3D纳米结构高速直写技术是一种真正意义上的纳米3D图形加工技术，可以实现多种材质的3D微纳结构加工，实现XY轴高10nm加工线宽和间距，1nm的Z向精度，广泛应用于微纳光子学，半导体器件，表面等离子激元，MEMS等研究领域，并取得多项突出研究成果。感谢北京航空航天大学国际交叉科学研究院对本次微纳研讨会成功举行提供的各项支持，期待这项IBM新研发技术能够帮助纳米直写领域的院校及老师们取得更加突出的科研成果！相关产品链接3D纳米结构高速直写机 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C226568.htm无掩模激光直写光刻系统 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C155920.htm

文章导读复旦大学微电子学院包文中教授课题组主要的研究领域包括二维层状材料的能带调控、器件工艺及应用，包括二硫化钼（MoS2），黑磷等。近日，其课题组利用小型台式无掩膜光刻直写系统（MicroWriter ML3）在新型二维层状材料MoS2的器件制备、转移和应用等方面取得了一系列瞩目的研究成果。 引言随着电子信息产业的高速发展，集成电路的需求出现了井喷式的增长。使得掩膜的需求急剧增加，目前制作掩膜的主要技术是电子束直写，但该制作效率非常低下，并且成本也不容小觑，在这种背景下人们把目光转移到了无掩膜光刻技术。英国Durham Magneto Optics公司致力于研发小型台式无掩膜光刻直写系统（MicroWriter ML3），为微流控、MEMS、半导体、自旋电子学等研究领域提供方便高效的微加工方案。传统的光刻工艺中所使用的铬玻璃掩膜板需要由专业供应商提供，但是在研发过程中，掩膜板的设计通常需要根据实际情况多次改变。无掩膜光刻技术通过以软件设计电子掩膜板的方法，克服了这一问题。与通过物理掩膜板进行光照的传统工艺不同，激光直写是通过电脑控制DMD微镜矩阵开关，经过光学系统调制，在光刻胶上直接曝光绘出所要的图案。同时其还具备结构紧凑（70cm x 70cm x 70cm）、高直写速度，高分辨率（xy：1 μm）的特点。采用集成化设计，全自动控制，可靠性高，操作简便。 正文包文中教授课题组利用小型台式无掩膜光刻直写系统（MicroWriter ML3）在新型二维层状材料MoS2的器件制备、转移和应用等方面取得了一系列瞩目的研究成果。（一） SMALL: 高性能的具备实际应用前景的晶圆MoS2晶体管 原子层的过渡金属二硫化物（TMD）被认为是下一代半导体器件的重要研究热点。然而，目前大部分的器件都是基于层间剥离来获取金属硫化物层，这样只能实现微米的制备。在本文中，作者提出一种利用化学气相沉积（CVD）制备多层MoS2薄层，进而改善所制备器件的相关性能。采用四探针法测量证明接触电阻降低一个数量。进一步，基于该法制备的连续大面积MoS2薄层，采用小型无掩膜光刻直写系统（MicroWriter ML3）构筑了栅场效应晶体管（FET）阵列。研究表明其阈值电压和场效应迁移率均有明显的提升，平均迁移率可以达到70 cm2v-1s-1，可与层间剥离法制备的MoS2 FET好结果相媲美。本工作创制了一种规模化制备二维tmd功能器件和集成电路应用的有效方法。 图1. (a-e) 利用CVD法制备大面积多层MoS2的原理示意及形貌结果。(g, h, i, j) 单层MoS2边界及多层MoS2片层岛的AFM测试结果，拉曼谱及光致发光谱结果 图2. 利用无掩膜激光直写系统（MicroWriter）在MoS2薄层上制备的多探针（二探针/四探针）测量系统，以及在不同条件下测量的接触电阻和迁移率结果。证明所制多层mos2的平均迁移率可以达到70 cm2v-1s-1 图3. 利用无掩膜光刻直写系统（MicroWriter）制备的大面积规模MoS2 FET阵列，及其场效应迁移率和阈值电压的分布性测量结果，证明该规模MoS2 FET阵列具备优异且稳定的均一特性 （二） Nanotechnology: 用于高性能场效应晶体管的晶圆可转移多层MoS2的制备 利用化学气相沉积（CVD）制备半导体型过渡金属二硫化物（TMD）是一种制备半导体器件的新途径，然而实现连续均匀的多层TMD薄膜制备仍然需要克服特殊的生长动力学问题。在本文中，作者利用多层堆叠（layer-by-layer）及转移工艺，制备出均匀、无缺陷的多层MoS2 薄膜。同时，利用无掩膜光刻直写系统（MicroWriter）在其基础上制备场效应晶体管（FET）器件。分别实现1层、2层、3层和4层MoS2 FRT的制备，并深入研究不同条件下器件的迁移率变化，终发现随着MoS2 堆叠层数的增加，电子迁移率随之增加，但电流开关比反而减小。综合迁移率和电流开关变化，2层/3层MoS2 FET是优设计器件。此外，双栅结构也被证明可以改善对多层mos2通道的静电控制。 图4 (a) 多层MoS2 结构的制备/转移流程示意；(b) 单层/双层MoS2 薄膜的光学形貌；(c) 双层MoS2 薄膜的afm表面形貌结果；(d) 单层/双层MoS2 薄膜的拉曼谱结果 图5 (a) 背栅MoS2 FET阵列制备流程示意；(b) 利用无掩膜激光直写系统（MicroWriter）制备的MoS2 FET器件的表面光学形貌（利用MicroWriter特有的虚拟掩膜对准技术(VMA)，可以高效直观地在感兴趣区域实现图形曝光）；(c-f) 不同结构的MoS2 FET器件的输出特性及转移特性测量结果 图6 (a) 利用MicroWriter在Si/SiO2晶圆上制备的大范围MoS2 FET器件阵列，其中包含1层和2层MoS2；(b) 相应阵列区域的迁移率和阈值电压分布结果，证明其优异的均一特性图7 (a) 双栅MoS2器件的结构原理；(b) 利用无掩膜激光直写系统（MicroWriter）制备的大面积双栅MoS2器件的形貌结果；(c, d) 2层MoS2双栅器件的电学测量结果。相关参考：1. high-performance wafer-scale mos2 transistors toward practical application. small 2018, 18034652. wafer-scale transferred multilayer mos2 for high performance field effect transistors. nanotechnology, 2019, 30,174002

p 近日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张子旸研究员与国家纳米中心刘前研究员合作，在NanoLetters上发表了研究论文，报道了一种他们开发的新型5nm超高精度激光光刻加工方法。 　　/pp　　据悉，研究团队设计开发了一种新型三层堆叠薄膜结构。在无机钛膜光刻胶上，采用双激光束交叠技术，通过精确控制能量密度及步长，实现了1/55衍射极限的突破，达到了最小5nm的特征线宽。/pp　　此外，研究团队利用这种超分辨的激光直写技术，实现了纳米狭缝电极阵列结构的大规模制备。同时，该团队还利用发展的新技术制备出了纳米狭缝电极为基本结构的多维度可调的电控纳米SERS传感器。/pp　　值得一提的是，研究团队所开发的具有完全知识产权的激光直写设备，利用了激光与物质的非线性相互作用来提高加工分辨率，其有别于传统的缩短激光波长或增大数值孔径的技术路径；并打破了传统激光直写技术中受体材料为有机光刻胶的限制，可使用多种受体材料，极大地扩展了激光直写的应用场景。/pp　　目前，该工作得到了国家重点研究计划项目、国家自然科学基金、Eu-FP7项目、中国博士后科学基金的支持。/p

2023年6月16日，陕西省技术转移中心组织对中国科学院西安光机所完成的“高性能掺镱激光光纤制备技术及应用”进行科技成果评价。陕西省技术转移中心主任曹永红主持会议。中国科学院西安光机所所务委员冯玉涛、综合科研处及光子功能材料与器件研究室相关人员参会。 　　评价专家组由中国科学院院士、西北工业大学副校长张卫红，西安电子科技大学教授张琰，中国电子科技集团有限公司第二十三研究所研究员任军江，武汉长盈通光电技术股份有限公司教授廉正刚，陕西师范大学教授李晓辉，西安邮电大学教授惠战强，西安工业大学教授王伟7位专家组成，张卫红担任组长。 　　冯玉涛首先对专家组和陕西省技术转移中心来所表示欢迎。他介绍，研究所自1962年建所以来，激光光纤的发展就始终与研究所一同壮大，尤其近年来在高性能掺镱激光技术方面取得了一定突破。他希望借助此次评价机会，专家组在能力提升方面能给予相关的建议和指导。 　　成果评价环节，光子功能材料与器件研究室侯超奇研究员对“高性能掺镱激光光纤制备技术及应用”成果进行详细汇报。该成果瞄准光子暗化效应导致激光稳定性差、光纤热效应引起模式不稳定现象以及光纤强度不足不利于小型化集成等核心难题，提出并突破了掺镱激光光纤光暗化抑制、低损耗高吸收预制棒制备、高强度光纤拉丝等成套关键技术，研制经历近十年。累计获授权国家发明专利16项，发表论文27篇，开发的系列高性能掺镱激光光纤产品，成功应用于行业内领先企业的高功率连续、超快光纤激光器产品，应用效果良好。 　　评价专家组听取项目组的研制报告，审查了测试报告、科技查新报告、用户使用情况报告和社会经济效益报告等相关材料，经过质询和讨论，认为“研制的系列掺镱激光光纤产品，总体性能达到国际先进水平，其中抗光暗化性能和光纤损耗指标达到国际领先水平”，极大促进我国高性能激光光纤“卡脖子”难题技术攻关，具有重要的科学意义与工程应用价值。评价组一致同意该成果通过科技成果评价。 　　最后，光子功能材料与器件研究室郭海涛代表项目组对评价专家组的肯定致谢，他表示项目组会认真吸收专家组建议，加大技术攻关力度，争取进一步扩大应用。

使用线偏激光照射金属、半导体、透明介质等材料产生表面周期结构（laser induced periodic surface structures，LIPSS）是一种普遍的现象，LIPSS的周期取决于激光条件和材料的性质，在接近入射激光波长到小于波长的十分之一范围变化。这些周期性纳米结构可用于有效地改变材料的性质，并在表面着色、光电特性调控、双折射和表面润湿性等方面有许多应用。氧化铟锡（indium tin oxide，ITO）具有较宽的带隙，对可见光与近红外波段有很高的透射率，ITO薄膜具有较低的电阻率，是液晶面板、新型太阳能电池等元件的重要组成部分。一直以来，发展制备ITO薄膜的新方法，调控ITO薄膜的光电特性是非常重要的研究课题，而在激光加工领域，使用激光在ITO薄膜诱导LIPSS是一个有效且简便的方法。华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室贾天卿教授课题组探究了一种通过飞秒激光直写在ITO薄膜表面加工LIPSS的方法，并详细分析了不同激光参数下加工的ITO薄膜在可见到红外光波段的透射率与其各向异性电导率的变化规律。合适的激光参数可以在ITO薄膜上有效地加工大面积低空间频率的LIPSS，这些LIPSS能够表现出独立纳米导线的特性，并且在电学特性上具有良好的一致性。结果表明，飞秒激光直写过程中并不会改变材料的性质，而且与原始的ITO薄膜相比，具有规则LIPSS的ITO薄膜在红外波段的平均透射率提高了197%。这对于将ITO薄膜表面加工规则的LIPSS作为透明电极应用于近红外波段的光电器件具有重要的意义。如图1，原始ITO薄膜的面电阻各向同性。随着激光能流密度的增加，垂直和水平于LIPSS方向的面电阻迅速增加且变化梯度不同，出现了明显的各向异性导电性，当ITO薄膜表面出现规则且独立的LIPSS结构以后，在一定能流密度范围，ITO薄膜能够在不同方向上显现出单向导电/绝缘的电学特性。图1 扫描速度为3 mm/s时，不同能流密度激光辐照后ITO薄膜的面电阻。图中给出了电学测量中横向（Transverse）与纵向（Longitudinal）的定义通过调节激光的能流密度，可以在一个较大的范围内制备出不同形貌的纳米导线（LIPSS）。图2（a）展示了不同能流密度的飞秒激光加工的纳米导线扫描电镜图像。在能流密度上升的过程中，纳米导线的宽度从537 nm降低到271 nm。纳米导线的高度从平均220 nm降低到142 nm，如图2（b）所示。纳米导线的单位电阻随着能流密度的上升从15 kΩ/mm上升到73 kΩ/mm，这是由于纳米导线的宽度与高度都在同步下降造成的，如图2（c）。图 2 （a）不同能流密度下的纳米导线的扫描电镜图像；（b）纳米导线的高度与宽度随着能流密度的变化情况；（c）纳米导线的单位电阻与电阻率随着能流密度的变化情况如图3，原始厚度为185 nm的ITO薄膜在1200~2000 nm的近红外光谱范围内的平均透射率为21.31%。经过飞秒激光直写后，当能流密度在0.510~ 0.637 J/cm2的范围内，ITO薄膜对于近红外的透过率达到54.48%~63.38%，相较原始的ITO薄膜得到了156%~197%的提高。同时，飞秒激光直写后的ITO薄膜在可见光波段的透过率略微提高且曲线较为平滑。通过调节激光的能流密度，ITO薄膜在近红外的透过率能够得到显著提高，并且能够保持较好的导电性。图 3 扫描速度为3 mm/s时，不同能流密度激光直写后的ITO薄膜的透射率。在0.637 J/cm2时红外波段（1200~2000 nm）透过率为63.38%该工作近期以“Periodic transparent nanowires in ITO film fabricated via femtosecond laser direct writing”为题发表在Opto-Electronic Science （光电科学）。

国家高技术研究发展计划(863计划)新材料技术领域“先进激光材料及全固态激光技术”主题项目申请指南　　在阅读本申请指南之前，请先认真阅读《国家高技术研究发展计划(863计划)申请须知》(详见科学技术部网站国家科技计划项目申报中心的863计划栏目)，了解申请程序、申请资格条件等共性要求。　　一、指南说明　　依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》，为满足先进制造、精密测量和国家重大科学工程等对全固态激光器的迫切需求，设立“先进激光材料及全固态激光技术”主题项目。　　本项目通过突破人工晶体材料及全固态激光器研制和产业化关键技术，开发出具有自主知识产权的系列化高功率、皮秒和紫外全固态激光器产品，促进我国人工晶体材料和全固态激光器产业的发展。　　本主题项目的任务落实只针对项目整体进行，项目申请者应针对指南内容，围绕项目总体目标和任务进行申请，而不要只针对项目部分目标和任务进行申请。　　项目可以由一家申请，也可以由多家共同申请。对于多家共同申请的主题项目，由研究单位自行组合形成项目申请团队(一个单位只能参加一个申请团队)，并提出项目牵头申请单位和申请负责人，由项目牵头申请单位具体负责项目申请。　　项目申请要提出项目分解(包括任务分解及经费分解)方案，提出项目课题安排及承担单位建议，并填写课题申请书(项目拟分解的课题数最多不超过10个)。　　二、指南内容　　1、项目名称　　先进激光材料及全固态激光技术　　2、项目总体目标　　突破人工晶体、全固态激光器及其核心器件的研发和产业化关键技术，开发出系列化高功率、皮秒和紫外全固态激光器产品并实现工业示范应用，促进我国人工晶体和全固态激光器产业的发展。　　3、项目主要研究内容　　(1)深紫外激光器及人工晶体关键技术　　KBBF/RBBF晶体生长、KBBF-PCT器件制备、激光高次谐波和激光线宽控制等技术研究。　　(2)新型晶体材料及器件技术　　超晶格晶体制备、超晶格可调谐锁模、Nd:YAG激光陶瓷材料制备等技术研究。　　(3)千瓦级光纤材料及全光纤激光器　　低光子暗化光纤制备、全光纤种子源研制、全光纤激光器整机设计和装配等技术研究。　　(4)单频激光器关键技术　　纵模控制、增益光纤与标准光纤熔接、倍频晶体抗光损伤工艺等技术研究。　　(5)紫外激光器产业化关键技术及应用　　光学晶体长寿命使用、激光器单元模块化、系统集成等产业化关键技术开发 紫外激光微加工应用技术开发。　　(6)高功率激光器产业化关键技术及应用示范　　大批量Nd:YAG单晶高质量低成本生长及加工、激光振荡放大、系统集成等产业化关键技术研发 高功率激光在焊接、表面处理等方面的应用技术开发。　　(7)皮秒激光器产业化关键技术及应用示范　　皮秒激光振荡、再生与行波放大、系统集成等产业化关键技术研发 皮秒激光微加工应用技术开发。　　4、项目主要考核指标　　(1)深紫外人工晶体及激光器　　KBBF晶体尺寸15×10×4mm3，RBBF晶体尺寸12×6×1.5mm3，KBBF-PCT器件透过率95%@193nm 177.3nm激光器功率100mW。　　(2)光学超晶格锁模器件　　线性损耗0.5%/cm、尺寸≥20×3×1mm3 锁模激光器：1.0μm/0.5μm双波长和1.3μm 激光陶瓷尺寸≥100×100×20mm3、透光率≥80%@1064nm。　　(3)千瓦级光纤材料及激光器　　双包层光纤材料光子暗化12dB/m@633nm 全光纤激光器功率1.5kW、光束质量M21.5。　　(4)单频激光器　　倍频晶体KTP抗光损伤阈值2GW/cm2@1064nm/10ns/10Hz 单频绿光激光器功率10W、线宽2MHz、噪声0.03%RMS 单频光纤激光器功率5W、线宽10kHz、边模抑制比60dB。　　(5)紫外激光器　　功率10W/20W/30W系列，重复频率50～150kHz，光束质量M2≤1.3，8小时内功率起伏3%，无故障运行时间≥5000小时，实现与加工系统的匹配及定型生产。　　(6)高功率激光器　　Nd:YAG晶坯直径≥100mm、单程损耗≤2×10-3/cm@1064nm，键合晶体的键合面损耗≤0.1% 3kW和5kW激光器产品:光纤芯径为400μm，连续无故障运行时间≥5000小时，实现与加工系统的匹配及定型生产 激光器功率≥6kW，8小时内功率起伏±2%。　　(7)皮秒激光器产品　　千赫兹10～20mJ@1064nm、5～10mJ@532nm、1～2mJ@355nm,脉冲宽度≤20ps，光束质量M2≤2，连续无故障运行时间≥5000小时，实现与加工系统的匹配及定型生产。　　5、项目支持年限为2年。　　6、项目国拨经费控制额为9000万元，自筹经费不低于国拨经费控制额。　　三、注意事项　　1、鼓励“产学研用”联合申报，项目下设每个课题的协作单位原则上不超过5家。　　2、受理时间：项目申请受理截止日期为2010年12月8日17时。　　3、申报要求：项目申请采取网上申报方式，申报通过“国家科技计划项目申报中心”进行，网址为program.most.gov.cn。请按要求编写《国家高技术研究发展计划(863计划)主题项目申请书》，具体申请程序、要求及其他注意事项详见《国家高技术发展计划(863计划)申请须知》。　　4、咨询联系人及联系电话、电子邮件　　咨询联系人：史冬梅　　联系电话：010-88372105/68338919　　电子邮件：shidm@htrdc.com　　863计划新材料技术领域办公室　　2010年10月20日

针对各地环境空气质量评估考核过程中均未将沙尘天气过程期间数据剔除，环境保护部于2017年1月4日印发《受沙尘天气过程影响城市空气质量评价补充规定》（以下简称《规定》）。依据《规定》，全国地级及以上城市环境空气质量评估、考核和排名过程中剔除沙尘天气过程的影响。规定中提出“各地环保部门如遇沙尘天气过程，当天将沙尘天气过程影响时段、影响范围和其他佐证材料报送中国环境监测总站。这些数据也将作为评价、考核和排名的重要依据。”《规定》中的佐证材料包括卫星环境应用中心遥感监测结果、全国沙尘暴监测网监测数据以及气象部门发布的沙尘信息等。在沙尘天气的扣除条件和筛选方法上，中国环境监测总站工程师王帅说：　　“当沙尘天气过程中沙尘源区城市PM10小时浓度持续两个小时超过600μg/m3，或持续1个小时超过1000μg/m3，可以剔除沙尘天气过程影响区域范围内源区城市及下游城市颗粒物监测数据。近年来，地基遥感的主动探测手段，如激光雷达不仅能够有效判识雾霾的空间分布，对沙尘天气发生的过程、时间、沙团输入的高度、强度等特征，都可以进行有效监测。　　1、什么是大气颗粒物激光雷达呢？　　大气颗粒物激光雷达像“探针”一样，通过不断地向大气中发射激光束，扫描大气中的信息，通过与颗粒物和气态分子相互作用后产生散射光来获取不同高度处污染物的浓度分布信息，类似医学上的“CT”技术，不同的是，激光雷达获取的是污染物的空间垂直分布。 双波长三通道雷达 扫描雷达　　2、激光雷达提供什么数据呢？　　消光系数：反映污染程度，消光系数值越高，代表球形粒子污染程度越严重。　　退偏振度：反映沙尘的不规则程度，沙尘的退偏振度约0.2-0.4。　　颗粒物质量浓度空间分布：给出不同高度处PM10和PM2.5质量浓度。　　能见度：给出垂直、水平能见度视程。　　外源性污染物强度：外源传输的输送通量和局地污染的占比。　　3、如何从激光雷达结果上读取沙尘信息呢？我们来分析两个案例。　　案例分析一：过境沙团和沉降沙团的过程监控（数据来源：中科光电无锡站点）　　颗粒物激光雷达在判识外源性沙尘的另一个重要依据，是其出现的高度与近地面的污染物分布无明显的重合。下图是激光雷达捕获到的一次多层沙团过境和与地面复合的结果。近地面的结果发现，PM浓度高值与沙团2沉降融合有密切关系。 图 沙尘输入过程的激光雷达监测结果（无锡）　　沙团1： 出现在6日16时，高度4.2km处，沉降过程中沙团的下沿距地面约2.1km，尚未进入大气边界层内，属于过境沙团，对近地面的影响较小。　　沙团2：出现在7日20时前后，高度5km处，沙团强度大，沉降速率大，沙团在8日7时沉降至大气边界层内，与近地面污染物复合，属于沉降沙团。　　沙团3：在沙团2未沉降结束时，高空3km处发生第3次的污染团的输送。此沙团向地面迁移过程中，在1.2km处与地面污染物有明显分界，未发生融合，属过境沙团。　　沙团4：出现在8日20时高空3.6~4.5km范围内出现第4次的沙团输入。此沙团下沿最低高度至3km，既未与第3次的沙团混合，也没有能进入边界层内与近地面的污染物混合，推测第3次和第4次输送的污染团与第1次的污染团类似，属于过境沙团，对近地面的影响较小。　　详细可参阅【伍德侠, 宫正宇, 潘本锋,等. 颗粒物激光雷达在大气复合污染立体监测中的应用[J]. 中国环境监测, 2015(5).】　　案例分析二：沙尘传输的激光雷达组网观测　　基于单站点的雷达可以实现对沙团的时间、高度和强度特征进行分析，基于多台雷达组成的雷达网络，可以对沙团的传输路径、时间相位以及沉降的特征进行监控，并及时预警。为有效捕获此次沙尘污染传输，中科光电利用激光雷达组网平台，对布设在北京、无锡、上海、福州、武汉和郑州等地的大气颗粒物监测激光雷达数据进行快速解析。 激光雷达组网点位布设 沙尘传输的激光雷达组网观测结果　　致谢：衷心感谢中国环境监测总站、河南省环境监测中心、上海市环境监测中心、福建省环境监测中心站、兰州市环境监测站、武汉市环境监测中心、福州市环境监测中心站、无锡新吴区环境监测站的大力支持。

针对各地环境空气质量评估考核过程中均未将沙尘天气过程期间数据剔除，环境保护部于2017年1月4日印发《受沙尘天气过程影响城市空气质量评价补充规定》（以下简称《规定》）。依据《规定》，全国地级及以上城市环境空气质量评估、考核和排名过程中剔除沙尘天气过程的影响。规定中提出“各地环保部门如遇沙尘天气过程，当天将沙尘天气过程影响时段、影响范围和其他佐证材料报送中国环境监测总站。这些数据也将作为评价、考核和排名的重要依据。”《规定》中的佐证材料包括卫星环境应用中心遥感监测结果、全国沙尘暴监测网监测数据以及气象部门发布的沙尘信息等。在沙尘天气的扣除条件和筛选方法上，中国环境监测总站工程师王帅说：“当沙尘天气过程中沙尘源区城市PM10小时浓度持续两个小时超600μg/m3，或持续1个小时超过1000μg/m3，可以剔除沙尘天气过程影响区域范围内源区城市及下游城市颗粒物监测数据。”近年来，地基遥感的主动探测手段，如激光雷达不仅能够有效判识雾霾的空间分布，对沙尘天气发生的过程、时间、沙团输入的高度、强度等特征，都可以进行有效监测。1、什么是大气颗粒物激光雷达呢？大气颗粒物激光雷达像“探针”一样，通过不断地向大气中发射激光束，扫描大气中的信息，通过与颗粒物和气态分子相互作用后产生散射光来获取不同高度处污染物的浓度分布信息，类似医学上的“CT”技术，不同的是，激光雷达获取的是污染物的空间垂直分布。 2、激光雷达提供什么数据呢？① 消光系数：反映污染程度，消光系数值越高，代表球形粒子污染程度越严重。② 退偏振度：反映沙尘的不规则程度，沙尘的退偏振度约0.2-0.4。③ 颗粒物质量浓度空间分布：给出不同高度处PM10和PM2.5质量浓度。④ 能见度：给出垂直、水平能见度视程。⑤ 外源性污染物强度：外源传输的输送通量和局地污染的占比。3、如何从激光雷达结果上读取沙尘信息呢？我们来分析三个案例。案例分析一：L地经历的一次严重的沙尘过程（数据来源：L地站点）① 沙尘爆发前：雷达图像监测显示，9日白天污染程度较轻，近地面有一定的尘漂浮。② 沙尘爆发期：夜间22时，近地面的退偏振度突然增大，消光系数也有伴随增大的现象，L地区的粗颗粒程度明显增加，近地面的PM10由250μg/m3升至1500μg/m3，沙尘天气加剧。③ 沙尘消散：沙尘天气持续至10日夜间22时，沙团中的粗颗粒明显沉降，退偏振度和消光系数明显减弱，污染物浓度下降，特别是PM10浓度，回落到750μg/m3，经历11日的持续沉降和过境，沙尘天气的影响基本消除，PM10浓度回落到250μg/m3。 案例分析二：过境沙团和沉降沙团的过程监控（数据来源：W地站点）颗粒物激光雷达在判识外源性沙尘的另一个重要依据，是其出现的高度与近地面的污染物分布无明显的重合。下图是激光雷达捕获到的一次多层沙团过境和与地面复合的结果。近地面的结果发现，PM浓度高值与沙团2沉降融合有密切关系。沙尘输入过程的激光雷达监测结果（W地）① 沙团1： 出现在6日16时，高度4.2km处，沉降过程中沙团的下沿距地面约2.1km，尚未进入大气边界层内，属于过境沙团，对近地面的影响较小。② 沙团2：出现在7日20时前后，高度5km处，沙团强度大，沉降速率大，沙团在8日7时沉降至大气边界层内，与近地面污染物复合，属于沉降沙团。③ 沙团3：在沙团2未沉降结束时，高空3km处发生第3次的污染团的输送。此沙团向地面迁移过程中，在1.2km处与地面污染物有明显分界，未发生融合，属过境沙团。④ 沙团4：出现在8日20时高空3.6~4.5km范围内出现第4次的沙团输入。此沙团下沿最低高度至3km，既未与第3次的沙团混合，也没有能进入边界层内与近地面的污染物混合，推测第3次和第4次输送的污染团与第1次的污染团类似，属于过境沙团，对近地面的影响较小。详细可参阅【伍德侠, 宫正宇, 潘本锋,等. 颗粒物激光雷达在大气复合污染立体监测中的应用[J]. 中国环境监测, 2015(5).】案例分析三：沙尘传输的激光雷达组网观测基于单站点的雷达可以实现对沙团的时间、高度和强度特征进行分析，基于多台雷达组成的雷达网络，可以对沙团的传输路径、时间相位以及沉降的特征进行监控，并及时预警。2016年3～5日中央气象台的沙尘落区预报如下图所示。为有效捕获此次沙尘污染传输，我司利用激光雷达组网平台，对布设在北京、无锡、上海、福州、武汉和郑州等地的大气颗粒物监测激光雷达数据进行快速解析，实时结果如下图所示，沙尘到达北京、郑州和武汉等地的时间、高度、强度和沙尘团轮廓的演化有很大的不同和较强的关联性。 中央气象台的沙尘落区预报激光雷达组网点位布设沙尘传输的激光雷达组网观测结果致谢：衷心感谢中国环境监测总站、河南省环境监测中心、上海市环境监测中心、福建省环境监测中心站、兰州市环境监测站、武汉市环境监测中心、福州市环境监测中心站、无锡新吴区环境监测站的大力支持。

随着国内各学科的发展和产业的升级，相关的科研院所和企事业单位对各种微纳器件光刻加工的需求日益增多。然而，这些微纳器件光刻需求很难被传统的掩模光刻设备所满足，主要是因为拥有这类的光刻需求的用户不仅需要制备出当前的样品，还需要对光刻结构进行够迅速迭代和优化。为了满足微纳器件对光刻的需求，Quantum Design中国推出了小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3作为微纳器件光刻的解决方案。与传统的掩模光刻相比，MicroWriter ML3根据用户计算机中设计的图形在光刻胶上制备出相应的结构，节省了制备光刻板所需要的时间和经费，可以实现用户对光刻结构快速迭代的需求。此外，MicroWriter ML3 可用于各类正性和负性光刻胶的曝光，最高光刻精度可达0.4 μm，套刻精度±0.5 μm，最高曝光速度可达180mm2/min。目前，MicroWriter ML3在国内的拥有量超过150台，被用于各类微纳器件的光刻加工。 人工智能领域器件制备人工智能相关的运算通常需要进行大量的连续矩阵计算。从芯片的角度来说，连续矩阵运算主要需求芯片具有良好的乘积累加运算（MAC）的能力。可以说，MAC运算能力决定了芯片在AI运算时的表现。高效MAC运算可以由内存内运算技术直接实现。然而，基于的冯诺依曼计算架构的芯片在内存和逻辑运算之间存在着瓶颈，限制了内存内的高速MAC运算。理想的AI芯片构架不仅要有高效的内存内运算能力，还需要具有非易失性，多比特存储，可反复擦写和易于读写等特点。复旦大学包文中教授课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备出基于单层MoS2晶体管的两晶体管一电容（2T-1C）单元构架[1]。经过实验证明，该构架十分适用于AI计算。在该构架中，存储单元是一个类似1T-1C的动态随机存储器（DRAM），其继承了DRAM读写速度快和耐反复擦写的优点。此外，MoS2晶体管极低的漏电流使得多层级电压在电容中有更长的存留时间。单个MoS2的电学特性还允许利用电容中的电压对漏电压进行倍增，然后进行模拟计算。乘积累加结果可以通过汇合多个2T-1C单元的电流实现。实验结果证明，基于此构架的芯片所训练的神经网络识别手写数字可达到90.3%。展示出2T-1C单元构架在未来AI计算领域的潜力。相关工作发表在《Nature Communication》（IF=17.694）。 图1. 两晶体管一电容（2T-1C）单元构架和使用晶圆尺寸的MoS2所制备的集成电路。（a）使用化学气相沉积法（CVD）批量制备的晶圆尺寸的MoS2。（b）CVD合成的MoS2在不同位置的Raman光谱。（c）在2英寸晶圆上使用MicroWriter ML3制备的24个MoS2晶体管的传输特性。（d）MicroWriter ML3制备的2T-1C单元显微照片。图中比例尺为100 μm。（e）2T-1C单元电路示意图，包括储存和计算模块。（f）2T-1C单元的三维示意图，其中包括两个MoS2晶体管和一个电容组件。（g）2T-1C单元阵列的电路图。（h）典型卷积运算矩阵。 生物微流控领域器件制备酿酒酵母菌是一种具有高工业附加值的菌种，其在真核和人类细胞研究等领域也有着非常重要的作用。酿酒酵母菌由于自身所在的细胞周期不同，遗传特性不同或是所处的环境不同可展现出球形单体，有芽双体或形成团簇等多种形貌。因此获得具有高纯度单一形貌的酿酒酵母菌无论是对生物学基础性研究还是对应用领域均有着非常重要的意义。澳大利亚麦考瑞大学Ming Li课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备了一系列矩形微流控通道[2]。在制备的微流控通道中，通过粘弹性流体和牛顿流体的共同作用对不同形貌的酿酒酵母菌进行了有效的分类和收集。借助MicroWirter ML3中所采用的无掩模技术，课题组可以轻易实现对微流控传输通道长度的调节，优化出对不同形貌酵母菌进行分类的最佳参数。相关工作结果在SCI期刊《Analytical Chemistry》（IF=8.08）上发表。图2.在MicroWriter ML3制备的微流控通道中利用粘弹性流体对不同形貌的酿酒酵母菌进行微流控连续筛选。 图3.在MicroWriter ML3制备的微流控流道中对不同形貌的酿酒酵母菌的分类和收集效果。（a）为收集不同形貌酿酒酵母菌所设计的七个出口。（b）不同形貌酵母菌在通过MicroWriter ML3制备的流道后与入口处的对比。（c）MicroWriter ML3制备的微流控连续筛选器件对不同形貌的酵母菌的筛选效果。从不同出口处的收集结果可以看出，单体主要在O1出口，形成团簇的菌主要O4出口。（d）MicroWriter ML3制备的微流控器件对不同形貌的酿酒酵母菌的分类结果，单体（蓝色），有芽双体（黄色）和形成团簇（紫色）。（e）和（f）不同出口对不同形貌的酿酒酵母菌的分离和收集结果的柱状图。误差棒代表着三次实验的误差结果。 医学检测领域器件制备在新冠疫情大流行的背景下，从大量人群中快速筛查出受感染个体对于流行病学研究有着十分重要的意义。目前，新冠病毒诊断采用的普遍标准主要是基于分析逆转录聚合酶链反应，可是在检测中核酸提取和扩增程序耗时较长，很难满足对广泛人群进行筛查的要求。复旦大学魏大程教授课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备出基于石墨烯场效应晶体管（g-FET）的生物传感器[3]。该传感器上拥有Y形DNA双探针（Y-双探针），可用于新冠病毒的核酸检测分析。该传感器中的双探针设计，可以同时靶向SARS-CoV-2核酸的ORF1ab和N基因，从而实现更高的识别率和更低的检出极限（0.03份μL&minus 1)。这一检出极限比现有的核酸分析低1-2个数量级。该传感器最快的核酸检测速度约为1分钟，并实现了直接的五合一混合测试。由于快速、超灵敏、易于操作的特点以及混合检测的能力，这一传感器在大规模范围内筛查新冠病毒和其他流行病感染者方面具有巨大的前景。该工作发表在《Journal of the American Chemical Society》（IF=16.383）。 图4. 利用MicroWriter ML3制备基于g-FET的Y形双探针生物传感器。（a）Y形双探针生物传感器进行SARS-CoV-2核酸检测的流程图。（b）选定的病毒序列和探针在检测SARS-CoV-2时所靶向的核酸。ORF1ab: 非结构多蛋白基因 S: 棘突糖蛋白基因 E: 包膜蛋白基因 M: 膜蛋白基因 N: 核衣壳蛋白基因。图中数字表示SARS-CoV-2 NC_045512在GenBank中基因组的位置。（c）经过MicroWriter ML3光刻制备的生物传感器的封装结果。图中的比例尺为1 cm。（d）通过MicroWriter ML3制备的石墨烯通道的光学照片。（e）在石墨烯上的Cy3共轭Y型双探针。图中的比例尺为250 μm。 二维材料场效应管器件制备石墨烯的发现为人类打开了二维材料的大门，经历十多年的研究，二维材料表现出的各种优良性能依然吸引着人们。然而，在工业上大规模应用二维材料仍然存在着很多问题，所制成的器件不能符合工业标准。近日，复旦大学包文中教授课题组通过利用机器学习 (ML) 算法来评估影响工艺的关键工艺参数MoS2顶栅场效应晶体管 (FET) 的电气特性[4]。晶圆尺寸的器件制备的优化是利用先利用机器学习指导制造过程，然后使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3进行制备，最终优化了迁移率、阈值电压和亚阈值摆幅等性能。相关工作结果发表在《Nature Communication》（IF=17.694）。图5. MoS2 FETs的逻辑电路图。（a），（b），（c）和（d）各类电压对器件的影响。（e）使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备的正反器和（f）相应实验结果（g）使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备的加法器和（h）相应的实验结果。图6. 利用MoS2 FETs制备的模拟，储存器和光电电路。（a）使用MicroWriter ML3无掩膜光刻机制备的环形振荡器和（b）相应的实验结果。（c）通过MicroWriter ML3制备的基于MoS2 FETs制备的存储阵列和（d-f）相应的实验结果。（g）利用MicroWriter ML3制备的光电电路和（h-i）相应的表现结果。图7. 使用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3在晶圆上制备MoS2场效应管。（a）MicroWriter ML3在两寸晶圆上制备的基于MoS2场效应管的加法器。（b），（c）和（d）在晶圆上制备加法器的运算结果。 钙钛矿材料柔性器件制备质子束流的探测在光学基础物理实验和用于癌症治疗的强子疗法等领域是十分重要的一项技术。传统硅材料制备的场效应管装置由于价格昂贵很难被大规模用于质子束流的探测。塑料闪烁体和闪烁纤维也可以被用于质子束流的探测。可是基于上述材料的设备需要复杂的同步和校正过程，因此也很难被大规模推广应用。在最近十年间科学家把目光投向了新材料，为了找出一种同时具有出色的力学性能和造价低廉的材料，用以大规模制质子束流探测设备。钙钛矿材料近来被认为是制备质子束流探测器的理想材料。首先，钙钛矿材料可以通过低温沉积的方法制备到柔性基底上。第二，该材料的制造成本相对较低。钙钛矿材料已被用于探测高能光子，阿尔法粒子，快中子和热中子等领域。对于利用钙钛矿材料制备的探测器探测质子束的领域尚属空白。近日，意大利博洛尼亚大学Ilaria Fratelli教授课题组利用小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3制备出用于质子束探测的3D-2D混合钙钛矿柔性薄膜检测器[5]。在5MeV质子的条件下，探测器的探测束流范围为从4.5 × 105 到 1.4 × 109 H+ cm&minus 2 s&minus 1，可连续检测的辐射最高敏感度为290nCGy&minus 1mm&minus 3，检测下限为72 μGy s&minus 1。该工作结果发表在学术期刊《Advanced Science》（IF=17.521）。图8. MicroWriter ML3在PET柔性基板上制备的3D-2D钙钛矿薄膜器件。（A）MAPbBr3 (3D) 和(PEA)2PbBr4 (2D)钙钛矿材料的结构示意图。（B）通过MicroWriter ML3无掩模激光直写机制备出的检测器，图中标尺长度为500 μm。（c）3D-2D混合钙钛矿材料的低掠射角XRD结果。（d）3D-2D混合钙钛矿材料的AFM表面形貌图。图9. 3D-2D钙钛矿材料的电学和光电学方面的性能。（Ａ）由MicroWriter ML3无掩模光刻机制备柔性器件。（Ｂ）通过MicroWriter ML3制备的柔性器件在不同弯曲程度条件下的电流－电压曲线图。（Ｃ）3D-2D钙钛矿材料柔性器件的PL光谱结果。（Ｄ）3D-2D钙钛矿材料柔性器件的紫外－可见光光谱。参考文献[1] Y. Wang, et al. An in-memory computing architecture based on two-dimensional semiconductors for multiply-accumulate operations. Nature Communications, 12, 3347 (2021).[2] P. Liu, et al. Separation and Enrichment of Yeast Saccharomyces cerevisiae by Shape Using Viscoelastic Microfluidics. Analytical Chemistry, 2021, 93, 3, 1586–1595.[3] D. Kong, et al. Direct SARS-CoV-2 Nucleic Acid Detection by Y-Shaped DNA Dual-Probe Transistor Assay. Journal of the American Chemical Society, 2021, 143, 41, 17004.[4] X. Chen, et al. Wafer-scale functional circuits based on two dimensional semiconductors with fabrication optimized by machine learning. Nature Communications, 12, 5953 (2021).[5] L. Basirico, et al. Mixed 3D–2D Perovskite Flexible Films for the Direct Detection of 5 MeV Protons. Advanced Science, 2023,10, 2204815. 小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3简介小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3由英国剑桥大学卡文迪许实验室主任/英国皇家科学院院士Cowburn教授根据其研究工作的需要而专门设计开发的科研及研发生产光刻利器。 图10. a)小型台式无掩膜直写光刻系统MicroWriter ML3。MicroWriter ML3 b)在正胶上制备线宽为400 nm的结构，c)正胶上制备的电极结构，d)在SU8负胶上制备的高深宽比结构和e)灰度微结构。 MicroWriter ML3的优势：☛ 实验成本低：相比于传统光刻机，该光刻系统无需掩膜板，同时它也可以用来加工掩膜板，年均可节省成本数万元；☛ 实验效率高：通过在计算机上设计图案就可轻松实现不同的微纳结构或器件的加工，同时具有多基片自动顺序加工功能；☛ 光刻精度高：系统具有多组不同分辨率的激光加工模块(0.4 μm，0.6 μm， 1 μm，2 μm, 5 μm)，且均可通过软件自由切换；☛ 加工速度快：最高可实现180 mm2/min的快速加工；☛ 具有3D加工能力：256级灰度，可实现Z方向的不同深浅的加工；☛ 适用范围广：可根据光刻需求的不同，配备365 nm，385 nm和405 nm波长光源或安装不同波长双光源；☛ 使用成本低：设备的采购，使用和维护成本低于常规的光刻系统。

天眼查显示，合肥芯碁微电子装备股份有限公司“一种用于直写式光刻机的安全防护系统及方法”专利公布，申请公布日为2024年8月9日，申请公布号为CN118466111A。背景技术运动平台一般会在机台腔体内部进行动作，设计人员对运动平台的安全防护意识比较薄弱，如有操作人员在门板打开的情况进行机台内部调试或者操作时不注意，运动平台容易对操作人员造成伤害；并且，如平台因某些杂物入侵导致平台运动出现问题，曝光时未能采取正确的曝光路径，会导致做板批量报废。平台运动是根据上位机软件进行控制的，若控制模块出现问题或者平台碰到异物时，控制器可立即停止平台运动并把异常信息反馈给上位机，现有技术安全防护方案主要是集中在放板区配置安全光幕，当操作员的手指碰到安全光幕时电动门停止，平台也被上位机软件进行急停操作，在此种防护模式中有几种弊端：平台在安全防护时，更多的是对于驱动器自身问题的急停，如线缆损坏或者驱动器偶发报错，缺少了对于平台的主动急停以及平台急停后的一系列安全防护手段；在平台急停之后，若不登录上位机软件，操作人员不容易得到报警信息，同时延长了排查问题的时间；由于目前是通过软件进行急停以及其他一系列控制的，若发生通讯异常的情况，上位机无法急停平台，可能会导致发生一系列安全事故，需要一套PLC软件联动以及硬件防护的控制措施，来达到机台安全防护的最好效果。发明内容本发明公开了一种用于直写式光刻机的安全防护系统及方法，包括触发模块，该触发模块用于感应门板金属产生触发信号；控制模块，该控制模块与触发模块连接，所述触发模块用于接收触发信号并输出平台急停信号；以及平台急停模块，该平台急停模块与控制模块连接，所述平台急停模块用于接收平台急停信号，使运动平台所有的运动部件失去使能；该用于直写式光刻机的安全防护系统及方法，与PLC软件联动，达到机台安全防护的最好效果，解决了现有技术缺少了对于平台的主动急停以及平台急停后的一系列安全防护手段的问题及操作人员不容易得到报警信息，同时延长了排查问题时间的问题。