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技术文章
TECHNICAL ARTICLES
更新时间：2025-07-10
点击次数：123
二维材料作为原子级厚度的前沿材料，其不同的量子限域效应为纳米器件研发开辟了新路径。而微纳加工技术作为二维材料器件化的关键环节，正迎来革命性突破 —— 无掩膜光刻技术以灵活高效的优势，成为推动二维材料研究进展的重要工具。
各种二维材料及结构
二维材料研究的核心挑战与技术流程
二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物等）的电学性能研究需经历多维度技术攻关：
材料制备与筛选
机械剥离法可获取高纯度单晶薄片，化学气相沉积（CVD）能实现晶圆级薄膜生长；拉曼光谱（如石墨烯 G 峰 1580cm⁻¹、2D 峰 2700cm⁻¹）与原子力显微镜（AFM）则用于精准表征厚度与层数。
样品转移与基底优化
干法转移技术（PDMS/PMMA 薄膜拾取）可避免材料污染，SiO₂/Si、h-BN 等基底的选择直接影响器件性能。
微纳器件加工
传统光刻需依赖掩模板定义电极图案，而电极沉积（如 80nm 金 / 5nm 钛）与剥离工艺的精度，决定了器件沟道结构的可靠性。
无掩膜光刻技术的革新突破
相较于传统紫外 / 电子束光刻，无掩膜光刻技术通过数字微镜器件（DMD）实现图案的实时编辑，无需物理掩模板，显著缩短研发周期。以新型 DMD 无掩模光刻机为例，其技术优势体现在：
灵活制程
直接通过软件导入设计图案，分钟级完成光刻图形化，适配二维材料的小批量、多批次实验需求。
高精度控制
结合深紫外光源，可实现亚微米级分辨率，满足二维材料器件的精细加工要求。
成本优化
省去掩模板制作环节，降低科研成本的同时，避免了掩模损耗导致的图案偏差。
技术应用与实证案例
某科研团队利用无掩膜光刻技术对机械剥离的二维材料样品进行电极加工：通过 DMD 光刻机直接定义叉指电极图案，经电子束蒸发沉积金属电极后，丙酮剥离工艺保留了完整的电极结构。测试显示，器件在低温磁场环境下展现出稳定的电学响应，证明该技术在二维材料器件制备中的可靠性。
泽攸科技DMD无掩膜光刻机
未来展望
无掩膜光刻技术正推动二维材料研究从实验室走向产业化：一方面，其与柔性基底结合可拓展至可穿戴器件领域；另一方面，深紫外光源与三维集成技术的融合，为量子器件、异质结阵列的制备提供了新可能。随着技术迭代，无掩膜光刻或将成为二维材料器件规模化生产的关键桥梁。