多光子三維金屬微納結構加工基礎研究

《多光子三維金屬微納結構加工基礎研究》是依託中國科學院理化技術研究所，由段宣明擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：多光子三維金屬微納結構加工基礎研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：段宣明
• 依託單位：中國科學院理化技術研究所

項目摘要

金屬微納結構在各種微納器件中具有十分重要的作用，其加工與製造技術，特.別是三維金屬微納結構的加工與製備，對於近紅外與可見波段人工超材料、高靈敏度化學與生物感測器、高集成度光電器件、太陽能電池三維納米電極等前沿研究及高技術套用領域具有十分重要的意義。本項目以發展多光子三維金屬微納結構加工技術為目標，通過物理、化學、材料科學等相關學科的交叉與融合，探索基於非線性光學效應- - 多光子效應的納米尺度多光子光化學還原反應控制原理，揭示多光子三維金屬微納結構加工中表面/界面效應與納米尺度、納米精度加工的尺度效應之間的規律，挑戰多光子超衍射金屬結構納米加工的物理與化學極限，發展具有原創性的、超越光學衍射極限的三維金屬微納結構加工新方法、新工藝與新裝備原理。本項目體現了納米製造技術發展趨勢與特點，致力於納米製造中重要科學問題的解決與工藝技術的創新，符合納米製造的基礎研究重大研究計畫的科學目標。

結題摘要

金屬微納結構在各種微納器件中具有十分重要的作用，其加工與製造技術，特別是三維金屬微納結構的加工與製備，對於近紅外與可見波段人工超材料、高靈敏度化學與生物感測器、高集成度光電器件、太陽能電池三維納米電極等前沿研究及高技術套用領域具有十分重要的意義。本項目以發展多光子三維金屬微納結構加工技術為目標，通過物理、化學、材料科學等相關學科的交叉與融合，探索基於非線性光學效應——多光子效應的納米尺度多光子光化學還原反應控制原理，揭示多光子三維金屬微納結構加工中表面/界面效應與納米尺度、納米精度加工的尺度效應之間的規律，挑戰多光子超衍射金屬結構納米加工的物理與化學極限，發展具有原創性的、超越光學衍射極限的三維金屬微納結構加工新方法、新工藝與新裝備原理。本項目體現了納米製造技術發展趨勢與特點，致力於納米製造中重要科學問題的解決與工藝技術的創新，符合“納米製造的基礎研究”重大研究計畫的科學目標。 在項目執行期，嚴格按照原來研究方案和技術路線開展研究工作，目前執行的方案是合理的和可行的。資金到位、設備配置以及經費的使用合理，一切按照原定研究方案和技術路線執行，研究結果達到並部分超過了預期目標。本項目擬解決的核心科學問題是超越傳統光學衍射極限，利用雷射直寫技術實現納米尺度金屬結構加工。針對這一重大科學問題，本課題原創性地提出了光阱力與光還原同時作用下的雙光束金屬微納結構還原方法,實現了高分辨力與高緻密度並存的金屬納米線結構製備，利用雷射直寫加工技術獲得了最小特徵尺寸僅為28nm的金屬納米結構，這一結果是利用多光子加工技術製備金屬結構所獲得的最高解析度，實現了光子束超衍射納米加工原理與方法創新。 通過4年的研究，本課題提出並實現了具有原創性的納米加工技術，發展了多光子加工工藝，擴展了多光子加工技術的套用領域，研究工作達到國際先進水平。在Appl. Phys. Lett., J. Mater. Chem. B, Opt. Express等國際著名雜誌上，發表標註項目資助論文37篇，其中SCI論文34篇，申請專利11項，授權7項，其中美國專利1項，日本專利1項。出版英文專著“Novel Optical Technologies for Nanofabrication”（共著，Springer）和“Organic Nanophotonics”（編著，Springer）。