[发明专利]一种基于冰刻的三维悬空纳米结构加工方法

权利要求书

1.一种基于冰刻的三维悬空纳米结构加工方法，其特征在于，包括：根据待加工三维悬空纳米结构的结构特征，确定层数以及每层冰膜厚度、电子束曝光参数；按照顺序进行逐层的加工；针对每一层，按照如下顺序形成该层结构：(i)首先在相邻层表面形成冰膜；(ii)在冰膜上进行冰膜的电子束曝光；加工完成后，去除未曝光部分的冰膜，得到所述的三维悬空纳米结构。

2.根据权利要求1所述的基于冰刻的三维悬空纳米结构加工方法，其特征在于，形成冰膜采用的原材料为常温下为固态或气态或液态，低温下为固态，且在电子束曝光作用下能够转化为常温下稳定的固体结构的物质；加工完成后，采用升温升华去除未曝光部分的冰膜。

3.根据权利要求2所述的基于冰刻的三维悬空纳米结构加工方法，其特征在于，所述原材料包括醚化合物、醛化合物、酮化合物、醇化合物、羧基化合物、烃类化合物中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的基于冰刻的三维悬空纳米结构加工方法，其特征在于，低温范围为对应压力下所述原材料的无定形结晶状态的凝华温度或低于其无定形结晶状态的凝华温度。

5.根据权利要求1所述的基于冰刻的三维悬空纳米结构加工方法，其特征在于，单次沉积的冰膜厚度为100-600nm。

6.根据权利要求1所述的基于冰刻的三维悬空纳米结构加工方法，其特征在于，电子束曝光所需面积剂量为0.1mC/cm²-20mC/cm²；电子束能量范围在1keV-20keV。

7.根据权利要求1所述的基于冰刻的三维悬空纳米结构加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将平面衬底或非平面待加工样品放入扫描电子显微镜真空样品室内，将样品降至低温；

(2)注入有机分子气体，在平面衬底或非平面待加工样品表面急冷形成第i层冰膜，i＝1；

(3)电子束曝光冰膜，被曝光区域完成改性；

(4)再次注入有机分子气体，在第i层的结构上形成第i+1层冰膜；

(5)再次进行电子束曝光，仅第i+1层冰膜被曝光区域冰膜实现改性；

(6)重复步骤(4)-(5)直到预期结构所需的加工层数；

(7)升温去除所有未曝光区域的冰膜，得到加工成型的三维悬空纳米结构。

8.根据权利要求1所述的基于冰刻的三维悬空纳米结构加工方法，其特征在于，在扫描电子显微镜的真空样品室内完成逐层的加工。

9.根据权利要求1所述的基于冰刻的三维悬空纳米结构加工方法，其特征在于，在衬底上进行所述三维悬空纳米结构的加工，所述衬底为非平面衬底。

10.根据权利要求1所述的基于冰刻的三维悬空纳米结构加工方法，其特征在于，电子束对某一冰膜进行曝光时，对前面加工好的层无影响。