丹麥技術大學（DTU）與 Graphene Flagship 研究團隊，剛剛介紹了一種可將納米材料制造工藝提升到新水平的新技術,。
據(jù)悉,，2D 材料的精確“圖案化”，是利用其機型計算和存儲的一種方法,。不過與當前的技術相比,，新方案可為 10nm 以下的納米材料,，帶來更高的性能、以及更低的功耗,。
可蝕刻六方氮化硼材料晶體（圖 via SCI Tech Daily）
近年來,，以石墨烯為代表的二維材料，已經(jīng)成為了物理學和材料技術領域的重要發(fā)現(xiàn)之一,?？芍渚哂休^其它已知材料更堅固、光滑,、輕量,，且在導熱與導電性能上也更加優(yōu)異。
基于此,，DTU 研究人員設想,，若能夠在這些材料身上實現(xiàn)可編程性，便可在 2D 層面上創(chuàng)造精致的“圖案”,，進而迎合不同的應用需求,、顯著改變相關材料的特性。
十多年來,，DTU 科學家們一直在 1500 平方米的潔凈室設施中使用先進光刻機,，致力于改進二維材料圖案化的新技術。
在丹麥國家研究基金會與 Graphene Flagship 的部分支持下,，DTU 在納米結(jié)構(gòu)石墨烯中心開展了長期深入的研究,。
新消息是，DTU Nanolab 的電子束光刻系統(tǒng),，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn) 10nm 的工藝精度,。計算機能夠準確預測石墨烯中圖案的形狀和大小，以創(chuàng)造新型電子產(chǎn)品,。
它們可以利用電子的電荷和量子特性 —— 比如自旋和谷自由度 —— 以通過低得多的功耗來開展高速計算,。
然而這些計算要求的分辨率，較現(xiàn)有強的光刻系統(tǒng)所能實現(xiàn)的分辨率更高一級 —— 即原子級的解析力,。
納米結(jié)構(gòu)可改變 2D 材料的電子與光子特性
DTU 物理學教授兼組長 Peter B?ggild 表示：“若我們想要開辟量子電子學的未來,，必須要實現(xiàn) 10nm 以下工藝、并盡可能地接近原子尺度”,。
早在 2019 年,，研究團隊就已經(jīng)展示過 12nm 間距放置的圓孔，并成功地將半金屬石墨烯轉(zhuǎn)化為半導體,。
現(xiàn)在,，我們知道了如何創(chuàng)建具有納米尖角的圓孔與其它形狀，比如三角形,。這種模式可根據(jù)自旋對電子進行分類,，并未自旋電子學或谷電子學創(chuàng)造必要的組件,。
此外這項技術也適用于其它二維材料，得益于這些超小型的結(jié)構(gòu),，我們能夠創(chuàng)建非常緊湊,、且電可調(diào)的超透鏡，進而為高速通信和生物技術等領域提供支撐,。
據(jù)悉,，這項研究由博士后 Lene Gammelgaard 負責帶領。她于 2013 年畢業(yè)于 DTU,，此后在 2D 材料的實驗探索中發(fā)揮了至關重要的作用,。
她表示，這項技術的巧妙之處,，在于將六邊形的氮化硼納米材料放在你想要“圖案化”的材料上,，然后使用特定的蝕刻配方進行鉆孔。
過去幾年,，我們開發(fā)的蝕刻工藝已將圖案尺寸縮小到了電子束光刻系統(tǒng)無法突破的大約 10 nm 極限之下,。
以制作一個直徑為 20 nm 的圓孔為例，石墨烯中的孔隙可縮到 10 nm,。若挖個三角形孔,，新技術可將可縮出一個具有自銳角較小三角形。
通常情況下,，當我們將圖案縮小時,，它會變得不那么完美。不過得益于重構(gòu)的新理論,，我們可預測出較好的結(jié)構(gòu),。
舉個例子，我們可以生產(chǎn)平面形的電子元透鏡,。作為一種超緊湊的光學透鏡,，其可在極高的頻率下展開電氣控制，且有望成為未來通信與生物技術的一個重要組成部分,。
新技術讓我們距離量子材料更近了一步（來自：ACS 應用材料與界面）
作為新研究的另一位關鍵人物,，對納米物理擁有濃厚興趣的年輕學生 Dorte Danielsen 解釋稱：“超分辨率”結(jié)構(gòu)的背后機理，目前仍不是很清楚,。
對于這種意想不到的蝕刻行為,，我們有幾種可能的解釋，但仍有很多不太明確的地方,。即便如此，這對我們來說仍然是一項激動人心且非常實用的技術,。
與此同時,，對于全球數(shù)以千計的研究人員來說,，這也是一個好消息，因為他們正在推動二維納米電子學與納米光子學的發(fā)展,。
在丹麥獨立研究基金的支持下,，Dorte Danielsen 將在 METATUNE 項目中，繼續(xù)她對頂尖納米結(jié)構(gòu)的相關研究,。此處協(xié)助開發(fā)的技術,，則有助于打造和探索支持電調(diào)諧的光學超透鏡。
