（文/观察者网 一鸣）据中科院官网7月7日报道，近日，中国科学院苏州纳米技能与纳米仿生研究所研究员张子旸与国度纳米中心研究员刘前互助，在Nano Letters上发表了题为5 nm Nanogap Electrodes and Arrays by a Super-resolution Laser Lithography的研究论文，报道了一种新型5nm超高精度激光光刻加工要领。

传统上，激光直写可利用连续或脉冲激光在非真空的条件下实现无掩模快速刻写，降低了器件制造成本，是一种有竞争力的加工技能。然而，激光直写技能由于衍射极限以及相近效应的限定，很难做到纳米尺度的超高精度加工。

苏州纳米所张子旸团队基于光热反应机理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，接纳双激光束（波长为405nm）交叠技能（图a），通过准确控制能量密度及步长，实现了1/55衍射极限的突破（NA=0.9），到达了最小5nm的特性线宽。别的，研究团队利用这种超辨别的激光直写技能，实现了纳米狭缝电极阵列结构的大范围制备（图b-c）。

双束交叠加工技能示意图（左）和5nm 狭缝电极电镜图（右）

相较而言，接纳通例聚焦离子束刻写，制备一个纳米狭缝电极需要10到20分钟，而利用本文开发的激光直写技能，可以一小时制备约5×105个纳米狭缝电极，展示了可用于大范围生产的潜力。

该研究使用了研究团队开发的具有完全知识产权的激光直写装备，利用激光与物质的非线性相互作用来提高加工辨别率，有别于传统的缩短激光波长或增大数值孔径的技能路径，打破了传统激光直写技能中受体质料为有机光刻胶的限定，可使用多种受体质料，扩展了激光直写的应用场景。

研究团队针对激光微纳加工中所面临的现实问题出发，解决了高效和高精度之间的固有抵牾，开发的新型微纳加工技能在集成电路、光子芯片、微机电体系等众多微纳加工领域展现了辽阔的应用远景。

小贴士：光刻技能的种类

观察者网查询发明，激光直写技能是基于光学的无掩模光刻技能的一种。比年来，随着光刻辨别率的不停提高，掩模的成本呈直线上升的态势，无掩模光刻技能也成为研究热门。

无掩模光刻技能的种类较多，主要分为基于光学的无掩模光刻技能和非光学无掩模光刻技能两大类。客岁曝光通过验收的中科院研制的“超辨别光刻装备”，其接纳的外貌等离子体（surface plasma，SP）光刻规则是非光学无掩模光刻技能的一种。

除了无掩模光刻技能，目前主流的光刻技能另有极紫外光刻技能和纳米压印技能。

其中极紫外光刻技能是最有可能到达量产化要求的光刻技能。极紫外光刻技能使用波长为13.5 nm的极紫外光，颠末由80层Mo—Si结构多层膜反射镜组成的聚光体系聚光后，照明反射式掩模，经缩小反射投影光学体系，将反射掩模上的图形投影成像在硅片外貌的光刻胶上。

纳米压印光刻技能则接纳高辨别率电子束等要领将纳米尺寸的图形制作在“印章”上，然后在硅片上涂上一层聚合物，用已刻有纳米图形的硬“印章”“压印”聚甲基丙烯酸甲酯涂层使其产生变形，从而实现图形的复制。