博研微纳为你讲讲微纳加工技术在光电子领域有哪些应用
2022-02-10
在过去的50年里，微纳加工技术的进步极大地促进了微电子技术和光电子技术的发展。微电子技术的发展以超大型集成电路为代表，集成度每18个月翻一番，使得以90nm为最小电路尺寸的集成电路芯片批量生产。
基于光刻和刻蚀的平面加工技术已成为大型集成电路的技术核心。随着电子束光刻技术和电感耦合等离子体刻蚀技术的出现，平面微纳加工技术正在推动以单电子设备和自旋电子设备为代表的新一代纳米电子的发展。
当微纳加工技术应用于光电子领域时，形成了一种新兴的纳米光电子技术，主要研究纳米结构中光与电子的相互作用及其能量交换技术。纳米光电子技术在过去十年中，一方面，基于低维结构材料生长和能带工程的纳米制造技术取得了长足的进步，包括分子束延伸、金属有机化学气相淀积和化学束延伸，使晶片表面延伸生长方向（直方向）的延伸精度控制到单个原子层，从而获得具有量子尺寸效应的半导体材料；
另一方面，平面纳米加工工艺实现了纳米尺度的光刻和水平刻蚀，使人工水平量子限制的量子线和量子点的生产成为可能。同时，光子晶体概念的出现使纳米平面加工工艺广泛应用于光介质材料折射率的周期性变化中。
电子束光刻技术是利用电子束直接在涂有电子防腐剂的晶片上描绘或投影复印图形的技术。电子防腐剂是一种对电子敏感的聚合物聚合物。电子束扫描的电子防腐剂发生分子链重组，改变了曝光图形部分的化学性质。
显影和固定后，获得高分辨率耐腐蚀剂曝光图形。电子束光刻技术的主要工艺是涂胶、前烘干、电子束曝光、显影和坚膜。现代电子束光刻设备可以制作不到10nm的精细线结构。电子束光刻设备也是制作光学掩膜版的重要工具。
微纳加工技术的发展将促进纳米光电器件向更深更广的方向发展。微纳加工的半导体纳米结构在光电子领域带来了许多新的量子物理效应，如量子点的库仑阻塞效应和光子辅助隧道穿透效应、光子晶体的光子带间隙效应等。对这些新纳米结构带来的新现象的研究将为基于新原理的新设备的开发奠定基础。
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