可彎曲式光電技術(shù)大躍進(jìn)

軟性電子在過去十年已有重大進(jìn)展，衍生出許多新穎應(yīng)用，例如電子紙顯示器、人工皮膚與電子眼成像等。然而，這方面光電技術(shù)卻趕不上發(fā)展，特別是在納米等級的應(yīng)用，原因在于一般納米制作技術(shù)(如電子束光刻術(shù)等)無法施用在可彎曲式或曲面基板上，而軟光刻技術(shù)雖能在軟性電子上揮灑自如，卻因分辨率限制而無法準(zhǔn)確制作納米級組件。

由波士頓大學(xué)Hatice Altug所領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊最近利用納米模版光刻術(shù)，在玻璃、硅與氟化鈣等剛性表面上制作納米組件圖案，而且制成的組件的光學(xué)響應(yīng)與電子束光刻術(shù)制作者一樣好。

納米模版光刻術(shù)與美術(shù)上的模板印刷概念相同，差別在于尺寸大小。Altug等人在氮化硅(SiN)薄膜上制作了含預(yù)設(shè)鏤空圖案的模板，然后將模板置于聚合物基板上并沉積一層金屬。移除模版后，可以得到幾何形狀與模版開孔近乎相同的納米微粒圖案轉(zhuǎn)移。沉積完成后，模版可以清洗并重復(fù)使用。

該團(tuán)隊目前已能在可彎曲式基板上制作大范圍的納米圖案，例如在聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚對二甲苯(parylene-C)及低密度聚乙烯薄膜(保鮮膜)等非常規(guī)基板上，成功制作電漿子天線數(shù)組與超穎材料(metamaterials)。例如他們在PDMS基板上，以優(yōu)于10 nm的精確度制作犀利的納米結(jié)構(gòu)，因此能大量制作邊長不到100 nm的蝴蝶結(jié)狀天線結(jié)構(gòu)。此外，此種納米結(jié)構(gòu)還能調(diào)變─對可彎曲式基板施加機(jī)械應(yīng)變可改變電漿子結(jié)構(gòu)的共振。

Altug表示，現(xiàn)有的納米制作技術(shù)為平面制程，要在直接在非平面基板上制作納米圖樣相當(dāng)困難。他們的作法是先將納米結(jié)構(gòu)制作在平坦的可彎曲式聚合物薄膜上，再以此薄膜作為載體把納米結(jié)構(gòu)直接移轉(zhuǎn)至曲面。必要時，再以選擇性蝕刻移除聚合物，將納米結(jié)構(gòu)留在曲面上。該團(tuán)隊利用此技術(shù)成功地將電漿子納米微粒轉(zhuǎn)移至光纖表面，得到的「光探針」可用來監(jiān)控體內(nèi)血流或深層組織的變化，也能用來監(jiān)控受污染的惡劣環(huán)境。

相較于軟性光刻術(shù)需要多次圖案轉(zhuǎn)移，納米模版光刻術(shù)只需一個步驟就能簡單制作各種納米結(jié)構(gòu)，不僅省時又省錢。研究團(tuán)隊計劃將此制程技術(shù)最佳化。