微纳米加工作业_步进闪光压印.docx

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1、微纳加工作业1.为什么步进闪光压印能够成为真正可以在IC制造中与光学曝光技术竞争的纳米压印技术，而热压印和紫外光固化压印却不行？热压印主要存在以下三个问题：（1）热压印所需要的高温高压条件限制了压印材料的选择，加热加压所需要的时间降低了生产效率；（2）机械压力与热膨胀系数的差异可引起压印时的对准错位；（3）图案密度的影响。基于以上三个原因，热压印主要适用于规则的均匀点阵与线阵的制作。紫外光纳米压印技术主要存在以下3个问题：（1）设备昂贵；（2）对工艺和环境要求高；（3）没有加热的过程，光刻胶中的气泡难以彻底清除，会

2、造成细微结构缺陷。步进闪光压印技术具有以下4个特点：（1）代表纳米压印最高水平。兼容12寸硅工艺；（2）使用1.5寸石英印模，印模制作成本低；（3）图形质量优于相同尺寸的光学曝光结果；（4）设备成本和运行成本较光学曝光大大降低。基于以上原因，步进式闪光压印技术能够应用于ＩＣ制造，而热压印和紫外光固化压印却不行。２.查阅文献，总结纳米压印技术在LED产业中的应用和发展前景。在ＬＥＤ器件中，同平面结构相比，垂直一维半导体纳米线（柱）阵列降低了内外界面间的反射，增加了表面接触面积，从而提高了ＬＥＤ的发光效率。另外，这种纳

3、米线（柱）结构减小了异质外延界面间的应力，有利于抑制大晶格失配条件下外延生长中的不良效应。应用这种纳米线（柱）结构还可以制备出不同量子阱结构的有源层，从而实现复合多波长的发光过程，获得新型无荧光粉的白光ＬＥＤ芯片，这对于固态照明应用至关重要。气液固（ＶＬＳ）方法制备无机材料纳米线结构是目前广泛使用的一种技术方法，然而它有一个不可避免的缺点就是使用金属作为催化剂可能对所生长的半导体纳米线造成污染，甚至可能改变半导体纳米线ｐ－ｎ结的性质。纳米压印技术可以在保证高质量图形的同时，做到耗时短、成本低和高产出。另外，这种方法

4、也同样适用于其他的ＩＩＩ－Ｖ族化合物纳米线的制备。基于这种纳米线阵列结构，瑞典Ｌｕｎｄ大学在硅衬底和磷化镓衬底上大面积制备了ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ的纳米线ＬＥＤ，虽然发光效率不高，但是这种在硅片上集成纳米点光源的方法可能会成为未来光电集成的重要实现手段。近两年，这种垂直结构的ＩＩＩ－Ｖ，ＩＩ－ＶＩ族化合物半导体ＬＥＤ研究得到了很大的发展。这些器件的纳米结构尺寸都在纳米压印的技术范围之内。所以，纳米压印必然会成为这种纳米ＬＥＤ的重要实验技术，同时它也为这种器件走向产业化提供了可能。当然，对于不同的纳米线（柱）结构，可能

5、需要应用不同的纳米压印技术（比如使用紫外压印、热压印等），需要使用不同的压印模板，采取不同的ＲＩＥ或ＩＣＰ刻蚀条件，同时，采用金属有机物化学气相外延（ＭＯＣＶＤ）和分子束外延（ＭＢＥ）技术生长一维纳米线（柱）的工艺也有别于传统的薄膜生长工艺，需要研究和开发。纳米压印技术除了在无机材料中具有重要用途外，同样也可以应用于一些有机材料。研究证明，运用纳米压印直接在有机发光材料上进行图形化不会改变有机发光材料的发光性质，而且具有一维周期纳米结构的有机发光材料的发光效率会比没有该结构的提高两倍以上，这就为制备有机发光材料纳米

6、结构器件，提供了一种重要的技术手段。而基于这项技术，许多研究组在有机发光二极管（ＯＬＥＤ）的制备中做出了很多重要工作。采用纳米压印技术的精细图案形成技术有助于提高LED和有机EL等的发光效率。东芝机械公司开发出了包括专用的压印装置在内，将LED的发光效率提高20～30％的技术。存在的问题是如何减少模具的缺陷数量，以及如何使成本比利用现有步进器形成图案时更具优势。采用纳蓝宝石衬底图形化(Nano-patternedSapphireSubstrate,NPSS)提高LED内量子效率和光萃取效率是实现高亮度LED最有效的

7、方法之一。采用纳米压印技术，可以可以满足NPSS高效、低成本批量化生产。目前的ＬＥＤ外量子效率仍然相对较低，这在很大程度上限制了ＬＥＤ在照明领域的发展，而通过一些有效的途径可以很好地提高ＬＥＤ的发光效率。纳米压印技术不仅可以应用于ＬＥＤ材料结构的生长，而且在提高其光提取效率时也有很重要的应用。纳米压印技术的发展，使得低成本制备超高分辨率的周期性纳米图形变为现实。应用纳米压印技术制备纳米结构的ＬＥＤ，在保证结构质量、提高发光效率的同时也实现了低成本和高产出，为这种新型一维纳米结构的ＬＥＤ器件实现工业应用具备了可行性。