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随着信息工业的飞速发展,光电子器件的特征尺寸逐渐逼近数十纳米甚至几纳米量级,而传统的光刻技术受到光学衍射极限的限制在制备纳米量级的图形结构领域遭遇极大的挑战,这就需要发展超分辨刻写技术。激光热刻蚀技术基于光热模式利用材料的温度阈值效应可以突破衍射极限,实现超分辨刻写。该技术无需掩模板,可在大气中进行远场光刻写,成本低廉,在蓝光母盘刻录、光学器件加工领域得到广泛的应用。由于腙类金属螯合物在短波长范围内具有稳定的光热性能和较强的吸收,本文基于该类有机薄膜材料开展了超分辨激光热刻蚀特性研究。 在系统研究了两种腙类金属螯合物成膜性质、吸收特性和热学性质的基础上,采用激光直写系统(入=405 nm,NA=0.9)在热刻蚀薄膜上直接刻写出纳米结构,而无需后续的显影工艺。在HMC-C薄膜上分别刻写出直径为98 nm的凹坑型点阵和线宽为141 nm的线条结构,通过添加金属热扩散层,得到最高分辨率为78 nm的点阵结构,图形分辨率提高了约33.8%;进一步采用干法刻蚀技术将凹坑型点阵结构成功转移到石英玻璃基底上。 通过调节刻写工艺条件,在HMC-A薄膜上同时实现了正性和负性光刻,分别刻写出凹坑型结构和凸起型浮雕结构。其中凸起型浮雕结构实现了超高分辨率刻写,最高分辨率达33 nm,约为激光光斑直径的1/20;任意图形结构也成功在HMC-A薄膜材料上制备;最后分析了超越衍射极限的纳米结构形成原因和凹凸型结构的形成机理。