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3D纳米结构高速直写机

源自IBM**研发成果

NanoFrazor纳米3D结构直写机的问世，源于IBM苏黎世研发中心在纳米加工技术的**研究成果。

NanoFrazor纳米3D结构直写机**次将纳米尺度下的3D结构直写工艺快速化、稳定化。通过静电力精确控制的直写垂直精度高达2nm，可以将256级灰度反映的高度信息精细的转移到直写介质上。

该技术自问世以来已经多次刷新了世界上*小3D立体结构的尺寸，创造了世界上*小的马特洪峰模型，*小立体世界地图，*小刊物封面等世界记录。

独特的直写与反馈流程

与以往使用AFM技术进行纳米刻蚀的尝试不同，NanoFrazor为了获得可靠的稳定性和可重复性，重新开发了直写流程：

PPA(聚苯二醛) 直写胶涂敷在样品表面。背热式直写探针，针尖温度可达300~400℃。与针尖接近的PPA受热瞬间分解，周围部分由于PPA热导率低而不受影响。热针震动模式直写，直写时探针加热，每次下针幅度受静电力控制，垂直精度2nm，从而写出3D图形。冷针接触模式扫描，回程扫描时探针冷却，由侧壁的热感应器探测样品高度变化(精度0.1nm)，获得样品形貌。反馈数据修正下一行直写。

独有的直写针尖设计

普通的AFM针尖无法满足上述NanoFrazor直写流程的需求，因此NanoFrazor所用针尖是由IBM专门研发设计的。该针尖具有两个电阻加热区域，在针尖上方的加热区域可以加热到1000^oC，从而使针尖的温度达到300~400^oC。第二处加热区域作为热导率传感器位于侧臂处，其能感知针尖与样品距离的变化，精度高达0.1nm。因此在每行直写进程结束后的回扫结构时，并不是通过针尖起伏反馈形貌信息，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，同避免了针尖的快速磨损消耗。

NanoFrazor纳米3D结构直写优势
1.可以几乎实时观察直写结果，而不需要显影、定影、观测的传统步骤，因此能够及时发现设计问题，缩短结构、工艺开发周期。2.因为每行直写参数都根据上一行直写结果进行了修正，所以避免了样品平整度、温度变化等带来的误差，有效地解决了热漂移带来的精度问题。3.能够通过扫描结果进行定位，二次套刻精度高达３nm. 4.以样品表面形貌为特有标定物的拼接技术，将NanoFrazor的不同直写区域（Max.75um x 75um）的拼接误差控制在10nm左右。5. 与电子束曝光相当的２Ｄ纳米直写能力：l 超快的直写速度，约相当于普通AFM扫描速度的1000倍，而与电子束曝光速度相当l 高达10nm的half pitch分辨率。

图形转移通过NanoFrazor3D纳米结构直写机获得的纳米图形结构，可以通过传统成熟的工艺技术，如干法刻蚀，电镀、注射成型法等进行图形转移。
RIE干法刻蚀	RIE+Lift off

电镀	注射成型

其他功能

l纳米颗粒有序定位排列

l纳米局部化学反应诱导

l表面化学图案、结构生成

纳米颗粒有序定位排列

氧化石墨烯的定位还原

应用领域
	快速原型设计开发 l衍射透镜，全息图 l非球面微透镜阵列 l波导纤维、光子晶体 lMEMS/NEMS l表面等离子激元，超材料 l纳米磁学 l纳米电子器件 l生物细胞研究 l纳米流体控制 l反物质物理学	微纳结构 l防伪标识 lDFB 激光、 l ASICs 的关键部位加工模板加工 l光掩模板 l纳米压印印章 l注射成型模具