1、隨著納米科技的發(fā)展，設計與制備各種極小尺寸的低維結構與器件已經(jīng)成為人們廣泛關注的研究工作，發(fā)展和完善各種高效、簡便的納米結構制備技術也成為重要的挑戰(zhàn)。在眾多的微納加工技術中，電子束曝光由于具有極高的分辨率、穩(wěn)定的性能以及便捷的圖形設計而占據(jù)重要的地位。但是電子束曝光也有一定的局限性，主要體現(xiàn)在:流程復雜、制作效率低;制備10納米以下結構或線條的精度差;難以加工三維納米結構。因此，如何拓展和完善微納加工技術，克服電子束曝光的局限，制備出僅

2、靠電子束曝光難以實現(xiàn)的各種納米結構是十分重要的研究探索內(nèi)容。
　　本論文針對上述挑戰(zhàn)，開展了系統(tǒng)的微納加工技術的研究工作。通過將電子束曝光和反應離子刻蝕、氬離子刻蝕技術相結合，實現(xiàn)了電子束曝光分辨率的突破;將電子束曝光和蠟紙印刷技術相結合，實現(xiàn)了三維納米結構的可控制備;借助電子束曝光和剝離撕裂等技術的結合，實現(xiàn)了對納米結構表面形貌的有效調控。本論文共分四章，各章主要內(nèi)容簡述如下:
　　第一章中，我們首先簡介了電子束曝光系統(tǒng)的

3、構成、工作原理以及同電子束曝光相關的微納加工工藝，分析了電子束曝光的優(yōu)越性及其局限;隨后，我們介紹了一些將電子束曝光技術和諸如沉積技術、納米壓印技術以及掃描探針技術相結合的研究進展和成果。最后，我們提出了博士論文的主要研究目標。
　　第二章中，我們展示了如何發(fā)展能夠突破電子束曝光技術限制的極細納米結構的制備技術。我們采用劑量大于3500μC的電子束對PMMA光刻膠進行曝光，制備出負膠PMMA納米結構，然后以其作為氬離子刻蝕掩膜，再

4、結合氧反應離子刻蝕技術減細掩膜線寬，成功制備出線寬小至5納米的金納米線條，并測試了不同線寬金納米線條的電輸運特性。我們還將這一技術拓展到氧化物和石墨烯結構的制備中，制備了最小寬度為43納米的不同寬度的磁性氧化物LBMO納米線條，觀察到納米結構中不同于體材料的金屬-絕緣體相變現(xiàn)象;制備了單層石墨烯的極細條帶，發(fā)現(xiàn)隨著石墨烯線寬的變小，基于石墨烯條帶的場效應器件的開關比明顯增加。最后，我們研究了在不同的曝光劑量和加速電壓下發(fā)生負膠轉變的PM

5、MA特性，通過對其高度變化、抗氧反應離子刻蝕能力、抗氬離子刻蝕能力以及拉曼光譜的表征，得到了負膠PMMA作為掩膜的合適劑量和加速電壓。
　　第三章中，我們側重發(fā)展三維納米結構的一些制備方法。本章的第一部分展示了我們發(fā)明的軟掩膜印刷技術，可以實現(xiàn)納米結構在各種非平整襯底上的制備。這種方法首先在覆蓋有二氧化硅薄層的硅襯底上旋涂PMMA，并使用電子束曝光制備孔隙圖形，再通過PMMA在KOH溶液中的水解得到懸浮的PMMA，隨后將這種PMM

6、A作為沉積掩膜覆蓋于非平整襯底之上，隨后沉積金屬、分子等材料、最終去除PMMA掩膜，便可以在非平整襯底上得到與孔隙形貌相對的納米結構。使用軟掩膜技術，我們在不同形貌的曲面上制備得到了不同材料的納米結構，并研究了這種方法的線寬分辨率以及重復使用能力。在本章的第二部分，我們利用PDMS-石墨烯-PMMA柔性復合材料在加熱冷卻過程中產(chǎn)生的應力失配制備出褶皺的石墨烯，并探討了褶皺形貌的調控方法。在本章第三部分，通過加熱冷卻的方式對不同的光刻膠線

7、條進行玻璃化重新塑性形成半圓柱形基座，再將軟掩膜覆蓋于基座上，沉積納米結構并去除基座，制備出高度、周期、間隔可調的波浪形納米結構陣列和空氣橋型三維納米結構。我們還提出了基于這種結構構建石墨烯頂柵器件和磁性氧化物納米線局域場器件的設計方案。
　　第四章中，我們主要開展電子束曝光技術在制備等離激元器件中的應用。我們使用PMMA負膠掩膜法和模板剝裂法分別制備出金納米棒陣列，通過形貌和CL表征，發(fā)現(xiàn)后一方法制備的納米結構表面平整度較好，C

8、L信號的信噪比更高。隨后我們使用自己發(fā)展的水解PMMA轉移金納米結構的方法制備了表面極平整的納米結構，這種方法繼承了模板剝裂法的樣品表面平整度，并顯著減弱了模板剝裂法在圖形轉移過程中出現(xiàn)樣品破損，還具備在非平整襯底上進行納米加工的能力。利用這一方法，我們在不同直徑的毛細管表面成功制備出不同形貌的等離激元陣列。本章的最后部分，我們發(fā)展了一種微間隔的蠟紙印刷技術，這種技術可以克服普通蠟紙印刷術中樣品的暈影展寬問題，同時也避免了接觸式模板在脫