據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報道，近期，德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）開(kāi)發(fā)(fā)的一種新型3D打印工藝可生產(chǎn)(chǎn)出直接打印到半導體芯片上的納米精細石英玻璃結構。

△新型3D打印工藝可以在納米尺度上實(shí)現(xiàn)各種各樣的石英玻璃結構

有機-無(wú)機雜化聚合物樹(shù)脂用作二氧化硅3D打印的起始材料。由于該工藝不需要燒結，因此所需的溫度要低得多。同時(shí)，更高的分辨率使得面向可見(jiàn)光的納米光子學(xué)成為可能。這項研究工作在Science期刊中進(jìn)行了報道。

由純二氧化硅組成的石英玻璃納米精細結構3D打印，為光學(xué)、光子學(xué)和半導體技術(shù)的許多應用開(kāi)辟了新的可能性。然而，直到現(xiàn)在，基于傳統(tǒng)燒結二氧化硅的工藝仍占主導地位。

燒結二氧化硅納米粒子所需的溫度超過(guò)1100攝氏度——對于直接沉積在半導體芯片上來(lái)說(shuō)太高了。由卡爾斯魯厄理工學(xué)院納米技術(shù)研究所（INT）Jens Bauer博士領(lǐng)導的研究小組現(xiàn)已開(kāi)發(fā)(fā)出一種新工藝，可以在顯著(zhù)降低的溫度下生產(chǎn)(chǎn)具有高分辨率和出色機械性能的可見(jiàn)光透明石英玻璃。

Jens Bauer是卡爾斯魯厄理工學(xué)院Emmy Noether研究小組“納米結構超構材料（Nanoarchitected Metamaterials）”的負責人，他和來(lái)自加州大學(xué)歐文分校（the University of California Irvine）和爾灣醫(yī)療技術(shù)公司Edwards Lifesciences的同事在Science期刊上介紹了這種新的3D打印工藝。

一種專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)(fā)的有機-無(wú)機雜化聚合物樹(shù)脂用作起始材料，其由所謂的多面體低聚倍半硅氧烷分子（POSS）組成：微小的籠狀二氧化硅分子帶有有機官能團。

一旦形成，將完全3D打印和網(wǎng)(wǎng)絡(luò )化的納米結構在空氣中被加熱到650攝氏度的溫度。在此過(guò)程中，有機組分被排出，同時(shí)無(wú)機POSS籠結合，形成連續(xù)的熔融二氧化硅微結構或納米結構。該工藝所需溫度僅為基于納米顆粒燒結工藝的一半。

Jens Bauer解釋說(shuō)：“較低的溫度使得能夠以可見(jiàn)光納米光子學(xué)所需的分辨率將堅固、透明和自由形式的光學(xué)玻璃結構直接打印到半導體芯片上。除了出色的光學(xué)質(zhì)量，通過(guò)該工藝生產(chǎn)(chǎn)的石英玻璃還具有優(yōu)(yōu)良的機械性能，易于加工?！?/span>

研究團隊使用POSS樹(shù)脂打印了許多不同的納米級結構，包括97納米光束的光子晶體、拋物面微透鏡、具有納米結構的微透鏡?！拔覀兊?/span>3D打印工藝使結構能夠承受惡劣的化學(xué)或熱條件?！?/span>Jens Bauer補充說(shuō)。

由Jens Bauer領(lǐng)導的研究團隊屬于3D Matter Made to Order（3DMM2O）卓越集群——它是卡爾斯魯厄理工學(xué)院和海德堡大學(xué)（Heidelberg University）的聯(lián)(lián)合集群，體現(xiàn)了自然科學(xué)和工程科學(xué)的結合，這是一種高度跨學(xué)科的研究方法。Jens Bauer的目標是將3D增材制造工藝提升到一個(gè)新的水平。

來(lái)源：MEMS