使用敏感的阳离子光致抗蚀剂加速3D纳米制造

双光子激光直写光刻或TPL是一种用于创建纳米级结构的尖端技术。它的工作原理是利用被称为光致抗蚀剂的特定材料，当暴露在光线下时，它们会改变其化学性质。这些材料以独特的方式吸收激光，从而在暴露于激光束期间实现精确控制

与使用光来创建图像的传统紫外线（UV）光刻不同，TPL可以直接构建复杂的三维（3D）形状，其中包括悬垂和悬挂元素等特征，分辨率小于人类头发的宽度。然而，TPL的生产速度无法与UV光刻相媲美。为了加速TPL工艺，高灵敏度的光致抗蚀剂是必不可少的

到目前为止，经典的SU-8环氧光致抗蚀剂系列仍然是一种受欢迎的选择，因为它具有许多优点，例如高的深宽比、最小的收缩率，并且在加工过程中没有氧气干扰的问题。然而，与基于自由基的光刻胶相比，像SU-8这样的阳离子光刻胶通常需要更长的时间来制造，并且导致结构不那么详细，这可能会限制它们在制造复杂微器件方面的应用

近日，浙江大学浙江实验室邝翠芳教授领导的一个研究小组开发了一种新型阳离子环氧光致抗蚀剂，取得了重大突破。得益于独特的双分子敏化系统，这种创新材料对双光子激光曝光的灵敏度比传统的SU-8光致抗蚀剂高出约600倍

研究结果发表在《高级功能材料》杂志上

邝教授解释说：“我们使用纳米晶格展示了具有小于200纳米（nm）精细特征和100毫米/秒（mm/s）快速写入速度的3D制造结构，展示了其在微观3D器件高通量纳米制造中的潜在应用。”

本研究开发的双分子光敏引发系统有效地分离了光吸收和能量转移过程，增强了材料吸收光的能力。研究人员引入了5-硝基苊，这是一种光敏剂，可以拓宽吸收光谱，使其能够捕获波长低至430纳米的光

通过将这种光敏剂与吡唑啉基锍盐结合作为光酸产生剂（PAG）和多功能环氧树脂作为构建块，该团队创造了一种名为TP-EO的新型阳离子光致抗蚀剂。这种创新材料可以实现100mm/s的令人印象深刻的光刻速度，并可以产生最小宽度约为170nm的精细特征。TP-EO在速度和分辨率方面的性能优于其他现有的阳离子光致抗蚀剂

为了证明TP-EO树脂的潜在应用，研究人员成功制造了一种具有纳米级特征的拓扑液体二极管