项目按照计划指标完成基于电子束光刻的纳机电系统结构工艺研究，开发出线宽/间隔=30/30nm的密排光刻胶掩膜，线宽/间隔=50/60nm的密排金属线条，以及线宽/间隔=50/50nm的密排Si光栅结构。 具体研究成果包括：项目制定了3套电子束光刻标准工艺，包括正性光刻胶细线条工艺，金属细线条剥离工艺和负胶双层胶工艺。在此基础上，我们对金属PVD工艺进行优化，获得最小线宽30nm的Ti/Au剥离细线条。同时，我们对DRIE工艺进行优化，直接利用光刻胶掩膜 F基DRIE设备加工出线宽30nm高宽比12:1的Si Fin结构，刻蚀选择比≥8:1。 我们将开发出的工艺在自然科学基金重点项目“电毛细力驱动的纳米结构压印成形及其流变和界面行为研究”和重大专项“极大规模集成电路前瞻技术研究”两个项目中应用，分别为两个项目加工了特征尺寸15~20nm周期100nm阵列面积60x60um纳米压印模板和沟道宽度30nm长度500nm高度300nm的FinFET器件。在4英寸Si基片上的加工精度误差≤15%。 项目执行期间申请专利两项：一种采用紫外线固胶的电子束曝光方法（201310097604.8），主要解决了LOL胶和负性光刻胶的工艺兼容性问题；电子束斑的测量方法和设备（201410449770.4），主要是利用悬置背向曝光的方法获得高分辨率束斑图形，用来测量束斑尺寸。项目执行期间发表论文两篇：P. Liu, F. YangD.C. Zhang, etc. Hard mask free DRIE of C-Si nanobarrel with 6.7nm wall thickness and 50:1 aspect ratio, IEEE MEMS2015, Estoril, Jan.18-22, 2015和D.Q. Zhao,F. Yang, D.C. Zhang, etc. Process-induced stress and hydrogen effects on monolithic integrated CMOS-MEMS micro-bimaterial cantilever sensor array, eurosensors2012, Krakow, Sep. 9-12, 2012。 2100433B

纳米制造科学是支撑纳米科技走向应用的基础，本项目研究工作瞄准学科发展前沿，面向国家发展的重大战略对各种纳米尺度结构加工的需求，以电子束光刻和微电子工艺为基础手段，针对纳米精度和纳米尺度结构制造工艺中的基础科学问题，探索纳尺度光刻胶结构的制造方法和图形转移方法，研究各种工艺条件对纳尺度结构形成的影响，如电子束工艺参数与密排光刻胶线条结构和非直线光刻胶结构制备的关系、光刻结构和蒸发工艺条件对剥离形成金属图形的影响、工艺参数组合对高选择性低钻蚀硅或氧化硅刻蚀效果的影响。建立在理论基础指导下，由系列批量化、低成本、可重复制造特征的关键工艺和工艺流程构建纳米制造工艺平台，形成纳机电系统研究的基础支撑环境，提升我国纳米制造的源头创新能力和国际影响力，培养一批从事该领域前沿研究的优秀人才。

目前，世界各地在NEMS及其相关方面开展的研究工作主要有：

(1) 谐振式传感器,包括质量传感、磁传感、惯性传感等；

(2) RF谐振器、滤波器；

(3)微探针热读写高密度存储、纳米磁柱高密度存储技术；

(4)单分子、单DNA检测传感器以及NEMS生化分析系统(N-TAS);

(5)生物电机;

(6)利用微探针的生化检测、热探测技术；

(7)热式红外线传感器；

(8)机械单电子器件；

(9)硅基纳米制作、聚合物纳米制作、自组装等等。

为什么要研究发展NEMS系统？因为人们希望对微小的力和位移进行测量。超导器件约瑟夫森结中电流的震荡，迈克耳逊干涉仪等都可以归结为对微小位移的测量。集成化的NEMS系统能够对

NEMS系统中的振子频率一般高达几十兆赫兹，最高的频率达到10^9赫兹。振子的震动是与电场耦合着的，可以受电场控制。纳米光机械系统（NOMS）也与此类似，不过与机械振子耦合的不是电场，而是光场。与NEMS不同，NOMS也可以用作光学器件，完成一些非线性光学的实验，或者作为一些特殊的光源。

氮化镓基LED的发展逐渐从追求单一的高流明效率向多功能化过渡，数字照明、通讯照明正在逐渐成为前沿研发热点，基于氮化镓LED的微纳光子学和光电子学将是一个极其重要的研究领域。本项目拟开展表面微纳结构对LED出光特性的调控作用研究，设计反射面微纳结构实现TE光的反射和位相转换，设计出光面为金属/介质的复合微纳光栅结构，大幅度提高LED的偏振出光消光比和出光效率，获得偏振消光比100：1的高效偏振出光LED。进一步深入研究金属微纳结构中等离子激元波的电磁特性对LED偏振光输出的特性的影响，探索LED在未来纳米光子学的应用方案。在制备工艺技术上，创新采用金属/介质复合光栅，在实现同样偏振消光比的前提下，大大降低了对光栅周期和占空比的容差要求，实现可以大面积（2英寸及以上）制备的工艺技术。本项目的研究对拓展LED应用领域、创新平板显示的解决方案、探索氮化镓基材料的微纳光电子学应用均具有重要的意义。

在LED照明技术日益发展的今天，偏振光源作为普通光源一种功能上的扩展，在CCD偏振成像、光学存储、光通信、光电探测、平板显示背光等方面具有广阔的应用前景。基于GaN基LED的微纳光子学和光电子学是一个及其重要的研究方向。本项目开展了表面微纳结构对LED出光特性的调控研究工作，设计并制备了基于纳米结构偏振转换的高效偏振出光GaN基LED。主要工作包括：1) 利用时域有限差分进行数值模拟，设计并制备了基于可见光波段的偏振纳米光栅，以及基于纳米结构偏振转换的高效偏振出光GaN基LED。采用深紫外曝光技术制作了最小周期190nm的纳米偏振光栅，偏振度达到25 dB。2) 提出、设计并制备了二维椭圆柱纳米阵列结构，实现了半波片偏振转换的功能，并将该结构集成到振度LED上，进一步提高了偏振光出光的效率，在宽角度内（±60o内）平均提高20%。3)提出了一种基于荧光陶瓷和纳米光栅集成的GaN基白光LED复合结构，能在450nm~650nm光谱范围内实现高偏振度白光出射。利用纳米压印及反应离子束刻蚀工艺，实验制备了荧光陶瓷基底上周期150nm，有效面积达20mm×20mm的介质/金属复合纳米光栅结构。测试结果表明偏振白光LED在450nm~650nm可见光范围内的消光比大于20dB，TM波透过率高于60%。本项目的研究对拓展LED应用领域、创新平板显示的解决方案、探索氮化镓基材料的微纳光电子学应用均具有重要的意义。