2023/2024年度先进微纳加工应用影像大赛

祝贺获奖者!

我们非常高兴地宣布2023/2024年度应用图像竞赛的结果,本次竞赛充分展示了我们的工具在先进研究领域中的强大功能。

本次竞赛吸引了来自世界各地的众多精彩参赛作品,充分展现了纳米技术、生物医学工程、量子器件、柔性电子学、光子学等领域的非凡突破与创新。本次竞赛真正体现了前沿研究的精神,也彰显了我们技术的巨大潜力。

2023年6月1日至2024年2月29日期间,海德堡仪器(Heidelberg Instruments)邀请所有系统用户参与第二届“先进微纳米加工应用影像大赛”。本次大赛为全球用户提供了一个展示成果的平台,参赛者可通过海德堡仪器的传播渠道展示作品,角逐总额10,000欧元的奖金。所有奖金均以捐赠形式发放。

  • 请上传1至5张图片和/或一段短视频(时长不超过3分钟),以展示一项创新应用;下文将统称为“图片”。<
  • 提交的图片应突出展示海德堡仪器(Heidelberg Instruments)设备的应用(包括VPG、DWL、MLA、µPG、µMLA、NanoFrazor及MPO 100等当前或过往的任何系统)。
  • 图片必须没有第三方版权。
  • 这些图像可以使用任何设备(例如相机或显微镜)拍摄。
  • 为达到说明目的(例如添加比例尺或标注元素名称),图片可以进行轻微编辑。
  • 海德堡仪器公司将拥有在线或印刷形式使用这些图片的全部权利。图片将标注提交者选择的参考信息(作者姓名和/或所属机构)。
  • 获奖者将由海德堡仪器公司提名的一个委员会选出。
  • 针对不同申请的多份提交将被接受,但应分别提交。
  • 图片的说明性(图片应有助于理解该应用程序)。
  • 图像的美观度与质量(准确性、清晰度及分辨率)。
  • 对应用程序及其相关图片的清晰简洁描述。
  • 该应用程序的创造力和创新性。
  • 该应用在节能或环保方面的优势也将被纳入考量。

一等奖

用于高性能下一代传感器的单晶悬浮亚300纳米硅纳米线(Si NWs)的制备

今年应用程序图片大赛的第一名由

Basit Ali
博士研究生科奇大学微纳米制造实验室土耳其伊斯坦布尔

合著者
Mehdi Bostan Shirin, Dr. Umut Kerimzade, Prof. Dr. Erdem Alaca

使用的系统
Heidelberg Instruments DWL 66⁺ Laser Lithography System

描述
硅(Si)纳米线等一维材料对于先进的生化传感器和惯性传感器至关重要。然而,传统的电子束(e-beam)光刻技术存在速度慢、成本高昂等缺点。利用海德堡仪器(Heidelberg Instruments)的DWL 66+光刻设备,通过微机电系统(MEMS)锚点的精确图案化,制备出悬浮式硅纳米线,随后采用离子束刻蚀实现单片化制造。与电子束光刻相比,DWL 66+显著简化了制造流程,降低了环境影响,并大幅缩短了光刻时间。通过精细调整,纳米线的临界尺寸可小至250纳米。这种低成本、高分辨率的方法为基于纳米线的生化传感器提供了潜力,并为具有精密MEMS和纳米线几何结构的惯性传感器开辟了新前景。

评委会评语
要通过离子束刻蚀实现250纳米这一极细的临界尺寸,必须采用具有高均匀性和高重复性的光刻工艺。这一成就充分证明了我们DWL 66+光刻系统的高度稳定性。

二等奖

用于研究单个免疫T细胞动力学的单细胞微流控捕获系统

Wei-Che Chang
澳大利亚墨尔本皇家墨尔本理工大学(RMIT University)工程学院综合光子学与应用中心(InPAC)博士研究生

合著者:
Dr. Crispin Szydzik, Dr.Apriliana E. R. Kartikasari, Dr. Cesar S. Huertas, Brianna Bradley, Dr. Cartos Escobedo, Dist. Prof. Magdalena Plebanski, Dist. Prof. Arnan Mitchell

使用的系统
Heidelberg Instruments MLA 150 Maskless Aligner

描述
卵巢癌每年夺走超过20万人的生命,但目前的治疗手段仍不尽如人意。免疫疗法通过逆转T细胞耗竭来对抗癌症,展现出巨大潜力,但由于显微镜下对非粘附细胞的扫描过程繁琐,导致缺乏时间序列数据。因此,开发一种用于单细胞并行分析的平台至关重要。微流控装置具备高空间和时间分辨率。本研究提出了一种用于多路单细胞分离的双层细胞捕获阵列,利用MLA 150无掩模对准仪进行精密制造,将两个微米级图案精确对齐,作为PDMS微流控芯片(µFC)的模具。在此模型中,成功分离了200个Jurkat细胞(一种T细胞),并记录了它们在一个视野内荧光染料摄取的动态过程。该平台为免疫细胞研究提供了关键的高通量数据,推动了根治卵巢癌的潜在免疫疗法发展。

评委会声明
我们深感自豪,因为我们的工具在推动医学研究方面发挥着重要作用,尤其是当它们为根除癌症的努力做出贡献时。看到我们的技术被应用于这些至关重要的事业中,并有望对无数人的生活产生积极影响,这让我们倍感欣慰。

三等奖

磁性薄膜的灰度直接写入激光退火

Dr. Lauren Riddiford
苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)- 保罗·谢尔研究所(Paul Scherrer Institute)介观系统实验室博士后研究员,瑞士苏黎世

合著者:
Dr. Jeffrey Brock, Katarzyna Murawska, Dr. Ales Hrabec, and Prof. Laura Heyderman

使用的系统:
Heidelberg Instruments DWL 66⁺ Laser Lithography System

描述
本研究利用DWL 66+的灰度功能(无需光刻胶),通过在磁性薄膜上进行“直接写入激光”处理,诱导局部磁性变化。例如,在CoFeB-Pt磁性多层膜中,随着激光功率的增加,垂直磁各向异性逐渐减小,高功率下磁性会消散,从而无需去除材料即可实现磁性线宽的定义。利用DWL 66+的“高级灰度”功能,创建了一个雪花图案,该图案反映了磁各向异性随半径增加而增强的磁学特性,从而在磁场作用下控制磁化翻转。施加的磁场会沿各向异性梯度扩展“向下”磁畴。通过在雪花图案外部使用高功率激光进行退火,定义了抗磁化翻转的圆形区域。
这一新发现的能力为利用材料性质梯度的创新器件开辟了新机遇。

评委评语
我们对该工具功能的创新应用感到惊喜。利用灰度来局部修改磁性这一概念,是我们此前未曾想到的。当工具用户的创造力超越我们的预期,充分展现出我们技术的多功能性和潜力时,我们深感欣喜。

第四名

氮化镓器件:金空气桥阵列的制备

Shonkho Shuvro
博士研究生,纳米科学与工程中心(CeNSE),印度科学研究所(IISc),班加罗尔,印度

合著者
Dr. Roopa J, Muralidharan R, Prosenjit Sen, Digbijoy N Nath

使用的系统
Heidelberg Instruments µPG501 (predecessor of µMLA)

描述
这些空中桥作为射频器件及其他应用中的金属互连结构,是在硅衬底上制造的。它们由厚度约为3-4微米的悬浮金属薄膜制成。图案化工艺采用海德堡仪器公司(Heidelberg Instruments)的µPG 501设备(µMLA的前身),结合了厚光刻胶AZ 4562的双光刻工艺。为形成拱形结构,进行了光刻胶回流处理。金层通过电镀沉积而成。这种类似于引线键合的制造方法,操作精度达到微米级。

评委评语
这些视觉上极具吸引力的结构作为射频器件中的金属互连,凸显了利用灰度光刻技术(而非光刻胶回流工艺)制造类似结构的潜力。通过这种方式,曝光过程可在单次光刻工艺中完成。

五等奖

结合t-SPL与纳米压印技术制备的灰度纳米拓扑结构,应用于二维纳米电子学

Dr. Xia Liu, Berke Erbas
微系统实验室(LMIS1),瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)

合著者
Prof. Juergen Brugger

使用的系统
Heidelberg Instruments NanoFrazor

描述
灰度纳米光刻技术的出现与二维材料(如半导体)的兴起相辅相成,预示着先进纳米电子学的广阔前景。这些材料具有卓越的电学性能,有望通过实现小于10纳米的沟道长度和纳米片堆叠晶体管,从而彻底改变处理器技术。然而,与硅相比,其电子迁移率较低等挑战依然存在,这要求我们进一步研究这些材料的集成与物理特性。与基于硅的方法类似,应变工程在提高载流子迁移率方面展现出巨大潜力。本研究通过与纳米工程化介电层贴合,展示了在单层MoS2中进行有效应变调制的可行性。这种通用技术适用于各类二维材料,无论其类型如何,都具有广泛的应用潜力,凸显了纳米技术领域不断演进的发展态势。

评委会评语
我们对NanoFrazor在资深研究人员手中展现出的卓越性能深感惊叹:将灰度纳米光刻技术与二硫化钼相结合,制成了视觉效果惊人的纳米电子器件。结合图案化二硫化钼沟道和剥离式金属化工艺,有望进一步提升器件性能。

荣誉提及

直径30英寸的空间聚合物衍射透镜

Hyun Jung Kim
研究物理学家,美国国家航空航天局兰利研究中心,汉普顿,弗吉尼亚州,美国

使用的系统
Heidelberg Instruments DWL 66fs(带背面对齐功能)

描述
该项目利用DWL 66fs系统配合背面对准技术,在聚酯薄膜上制作了一枚直径30英寸的衍射透镜。通过采用具有可移除光栅图案的柔性透明基板,实现了大尺寸透镜的微图案化,突破了NASA DWL 66fs系统此前7英寸的最大基板尺寸限制。该透镜由数十微米宽的环状结构组成,焦距为164英尺(50米),在测试中展现出全范围精准的聚焦性能,证实了其制造精度。项目目标是通过户外测试评估该透镜的成像质量和效率,以满足实际应用需求。

评委会评语
尽管微结构的尺寸并不构成挑战,但该方案对设备背面对准功能的巧妙运用令人赞叹。此外,该应用本身极具吸引力,我们为我们的系统能被一家主要的航空航天研究中心采用而深感自豪。

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