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微立體光刻是什么

分類:
技術服務
2018/05/10 14:43
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【摘要】:
微立體光刻目前能達到的分辨率是在微米尺度范圍,如果想進一步提高微立體光刻的分辨率達到亞微米尺度和納米尺度結構制造,將面臨巨大的挑戰。針對上述問題,微立體光刻技術提供了一種有效的解決方案,而且是目前實現納米尺度三維制造最有效的一種技術。不同于傳統的微立體光刻(一種單光子微立體光刻工藝),最新的微立體光刻技術是基于雙光子聚合原理(two-photonpolymerization,TPP)。

微立體光刻目前能達到的分辨率是在微米尺度范圍,如果想進一步提高微立體光刻的分辨率達到亞微米尺度和納米尺度結構制造,將面臨巨大的挑戰。

針對上述問題,微立體光刻技術提供了一種有效的解決方案, 而且是目前實現納米尺度三維制造最有效的一種技術。不同于傳統的微立體光刻(一種單光子微立體光刻工藝),最新的微立體光刻技術是基于雙光子聚合原理(two-photon polymerization, TPP)。TPP是物質在發生雙光子吸收后所引發的一種光聚合過程,其采用近紅外波長(6001000 nm)的激光。近紅外波光子能量低,線性吸收及瑞利散射小,在介質中穿透性高。引發劑或光敏劑在光子強度高的焦點處會產生雙光子吸收,從而引發液態樹脂發生聚合而固化,通過控制固化區域在空間的位置分布,可加工出任意形狀的三維結構。并且由于所用光波長較長、能量較低,相應的單光子吸收過程不能發生。因此只要控制入射光強度,使焦點之外區域入射光強不足以產生雙光子吸收效應,只有焦點處發生雙光子吸收而產生化學反應,即可將反應限制于焦點附近極小的區域。因此,TPP 加工精度取決于焦點的大小,空間分辨率高。

德國 NanoScribe 公司是微納三維光刻設備行業的翹楚,發布了目前世界上具有最快打印速度的微納尺度 3D 打印機Photonic Professional GT, 它是一種激光直寫技術(direct laser writing),利用超短激光脈沖曝光預定義的3D微納結構在光敏材料上,制作出具有自我支撐的微納米結構,實現無需掩模或者模具直接制造復雜三維微納結構。微納尺度3D光刻已經被用于光學、微流控、生命科學、生物醫藥等許多領域,尤其在生物醫藥等領域已經顯示出巨大潛能和廣闊的工程應用前景。目前大量的研究聚焦在如何進一步提高效率、分辨率以及降低成本等問題上,這對于微立體光刻技術的實際商業化應用有著非常重要的影響。

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