■ 3D高速纳米直写机在实现三维光学傅里叶曲面结构中的突破
光栅和全息图是通过微纳结构表面的衍射来对光信号进行调制的。尽管这种作用方式历史悠久，但人们一直在相关领域不断的探索，以发展功能更为强大的应用。进一步的发展可以基于傅立叶光学来设计、构筑傅里叶面的微纳结构，以生成所需的衍射输出信号。在这种策略中，需要能够精确地调制波前，理想的样品表面轮廓应该包含正弦波的精确总和，每个正弦波具有明确的幅度，频率和相位。但是由于技术的局限，通常只能制备有几个深度级别轮廓，无法获得复杂的连续“波浪”表面，从而限制了使用简单的数学设计而实现复杂的衍射光学效果。
针对以上问题，苏黎世联邦理工的Nolan Lassaline博士等人，提出了一种简单而有效的方法来解决设计和制备间的差距，制备了任意数量的正弦波组成的光学表面。Nolan Lassaline等人使用扫描热探针t-SPL技术与模板法相结合的策略，制备了周期性和非周期性的光学表面结构。多元线性光栅允许利用傅里叶光谱工程精确调控光信号。同时，Nolan Lassaline等人克服了先前光子学实验的限制，制备了可以在同一入射角同时耦合红色，绿色和蓝色光的超薄光栅。更广泛地，Nolan Lassaline等人还分析设计并且精确复制了复杂的二维莫尔条纹，准晶体和全息图结构，展示了多种以前无法制备的衍射表面。Nolan Lassaline等人制备任意3D表面的方法，将为光学设备（生物传感器，激光器，超表面和调制器）以及光子学的新兴区域（拓扑结构，转换光学器件和半导体谷电子学）带来新的机遇。
参考文献：
Lassaline, N., Brechbühler, R., Vonk, S.J.W. et al. Optical Fourier surfaces. Nature 582, 506–510 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2390-x
■ 热扫描探针光刻的图案化策略概览、相关微加工操作、应用案例
1、几种利用热扫描探针在样品表面诱导局部修饰的方法概览
1）利用热机械力压印或蒸发样品来去除局部的样品材料；
2）通过局部修饰使材料局部的物理性质（结晶性或磁偶极方向）改变或化学性质改变；
3）利用热针尖进行熔体转移，将功能材料转移目标衬底，或通过气相方法，选择合适的前驱物，将材料沉积在目标衬底上
2、局部去除热敏抗刻蚀剂之后的相关微加工操作概览
a. 利用热扫描探针光刻技术获得的二维或三维纳米结构，可以作为具有生物兼容性的支架结构或是用于引导、俘获纳米颗粒。在对目标物进行定位或组装后，可以通过加热将热敏抗刻蚀剂PPA去掉，从而实现对各类纳米颗粒或物质的定位；
b. 利用图案化的抗刻蚀剂直接对多种透明软聚合物进行成型工艺或是通过电镀实现金属材料的成型；
c. 利用图案化的热敏抗刻蚀剂PPA直接作为刻蚀工艺的掩膜，实现对多种材料的刻蚀（干法或湿法），从而实现不同二维或三维结构的构筑；
d. 在热敏抗刻蚀剂PPA下增加一层牺牲，可以实现对热敏抗刻蚀剂PPA中的刻蚀结构的纵向放大；
e. 在热敏抗刻蚀剂PPA下增加一层牺牲层，利用湿法工艺对附加的牺牲层进行刻蚀，可以获得钻刻结构，便于溶脱剥离工艺；
f. 对功能材料进行表面选区激活处理；
g. 由热敏抗刻蚀剂PPA、无机硬掩膜层、有机转移层构成的叠层结构，利用热扫描探针光刻，可以方便快捷地实现高分辨率的深刻蚀工艺；
h. 由热敏抗刻蚀剂PPA、无机硬掩膜层、有机转移层构成的叠层结构，利用热扫描探针光刻，也可以方便快捷地实现高分辨率的溶脱剥离工艺
3、利用热扫描探针光刻进行热敏抗刻蚀剂的图案化工艺后，结合各类工艺实现的微纳结构及器件案例
a. 纳流控布朗马达，可用于纳米颗粒的分选；
b. 上图：32阶全息图；下图：300 nm深的正弦型模板，用于紫外纳米压印；
c. 高斯型光学微腔以及光子分子；
d. 原子级忆阻器；
e. 基于单层二硫化钼的顶栅晶体管，具有的接触电阻以及的开关比；
f. 用于纳米颗粒组装的模板；
g. 左图：14 nm半节距的硅基凹槽；右图：硅基鳍型结构；
h. InAs纳米线晶体管；
i. 利用热扫描探针光刻和激光直写联用技术实现的硅基室温单电子晶体管
参考文献：
Howell, S.T., Grushina, A., Holzner, F. et al. Thermal scanning probe lithography—a review. Microsyst Nanoeng 6, 21 (2020).
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