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技術文章
TECHNICAL ARTICLES
更新時間：2025-07-10
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二維材料作為原子級厚度的前沿材料，其不同的量子限域效應為納米器件研發開辟了新路徑。而微納加工技術作為二維材料器件化的關鍵環節，正迎來革命性突破 —— 無掩膜光刻技術以靈活高效的優勢，成為推動二維材料研究進展的重要工具。
各種二維材料及結構
二維材料研究的核心挑戰與技術流程
二維材料（如石墨烯、過渡金屬硫化物等）的電學性能研究需經歷多維度技術攻關：
材料制備與篩選
機械剝離法可獲取高純度單晶薄片，化學氣相沉積（CVD）能實現晶圓級薄膜生長；拉曼光譜（如石墨烯 G 峰 1580cm?1、2D 峰 2700cm?1）與原子力顯微鏡（AFM）則用于精準表征厚度與層數。
樣品轉移與基底優化
干法轉移技術（PDMS/PMMA 薄膜拾取）可避免材料污染，SiO?/Si、h-BN 等基底的選擇直接影響器件性能。
微納器件加工
傳統光刻需依賴掩模板定義電極圖案，而電極沉積（如 80nm 金 / 5nm 鈦）與剝離工藝的精度，決定了器件溝道結構的可靠性。
無掩膜光刻技術的革新突破
相較于傳統紫外 / 電子束光刻，無掩膜光刻技術通過數字微鏡器件（DMD）實現圖案的實時編輯，無需物理掩模板，顯著縮短研發周期。以新型 DMD 無掩模光刻機為例，其技術優勢體現在：
靈活制程
直接通過軟件導入設計圖案，分鐘級完成光刻圖形化，適配二維材料的小批量、多批次實驗需求。
高精度控制
結合深紫外光源，可實現亞微米級分辨率，滿足二維材料器件的精細加工要求。
成本優化
省去掩模板制作環節，降低科研成本的同時，避免了掩模損耗導致的圖案偏差。
技術應用與實證案例
某科研團隊利用無掩膜光刻技術對機械剝離的二維材料樣品進行電極加工：通過 DMD 光刻機直接定義叉指電極圖案，經電子束蒸發沉積金屬電極后，丙酮剝離工藝保留了完整的電極結構。測試顯示，器件在低溫磁場環境下展現出穩定的電學響應，證明該技術在二維材料器件制備中的可靠性。
澤攸科技DMD無掩膜光刻機
未來展望
無掩膜光刻技術正推動二維材料研究從實驗室走向產業化：一方面，其與柔性基底結合可拓展至可穿戴器件領域；另一方面，深紫外光源與三維集成技術的融合，為量子器件、異質結陣列的制備提供了新可能。隨著技術迭代，無掩膜光刻或將成為二維材料器件規模化生產的關鍵橋梁。