新工藝可以達(dá)到即使是當(dāng)今最好的光刻技術(shù)也無法達(dá)到的精度。圖片來源：丹麥技術(shù)大學(xué)/Peter B?ggild, Lene Gammelgaard og Dorte Danielsen.
丹麥技術(shù)大學(xué)（DTU）和“石墨烯旗艦”的研究人員已經(jīng)將納米材料設(shè)計(jì)提升到了一個新的水平。二維材料的精確圖形化是利用二維材料進(jìn)行計(jì)算和存儲的一種途徑，它可以提供比目前技術(shù)更好的性能和更低的功耗。
物理學(xué)和材料技術(shù)領(lǐng)域最重要的發(fā)現(xiàn)之一是二維材料，比如石墨烯。與其他已知材料相比，石墨烯更強(qiáng)、更光滑、更輕、導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能更好。但它們最獨(dú)特的特性可能是可編程性。通過在這些材料上創(chuàng)造精致的圖案，人們可以極大地改變它們的屬性，并可能精確地做出需要的東西
目前，DTU納米實(shí)驗(yàn)室的電子束光刻系統(tǒng)可以記錄10納米以下的細(xì)節(jié)。計(jì)算機(jī)計(jì)算可以準(zhǔn)確預(yù)測石墨烯圖案的形狀和大小，從而創(chuàng)造出新型電子產(chǎn)品。研究人員利用電子的電荷和量子特性，如自旋或谷自由度，從而在低功耗的情況下實(shí)現(xiàn)高速計(jì)算。然而，這些計(jì)算要求更高的分辨率，例如原子分辨率。
“如果我們真的想打開未來量子電子學(xué)的寶庫，我們需要深入到10納米以下，接近原子尺度。”DTU物理學(xué)教授兼小組負(fù)責(zé)人Peter B?ggild說。
這次他們成功了。訣竅是把納米材料六邊形氮化硼放在你想要圖案的材料上面。然后用特定的蝕刻配方鉆孔。六方氮化硼的晶體可以蝕刻，這樣在頂部繪制的圖案就會在底部變成一個更小、更鋒利的版本。相關(guān)論文日前刊登于《美國化學(xué)會—應(yīng)用材料和界面》。
“我們在2019年展示了僅12納米間距的圓孔將半金屬石墨烯變成半導(dǎo)體。現(xiàn)在我們知道如何創(chuàng)造圓孔和其他形狀，如三角形。這種模式可以根據(jù)自旋對電子進(jìn)行分類，并為自旋電子學(xué)或谷電子學(xué)創(chuàng)造必要的組件。” B?ggild解釋道。
研究人員表示，此次開發(fā)的蝕刻工藝縮小了尺寸，低于電子束光刻系統(tǒng)不可打破的極限，大約10納米。假設(shè)做一個直徑為20納米的圓孔，石墨烯上的空洞可以縮小到10納米。但這個“超分辨率”結(jié)構(gòu)背后的機(jī)制仍然沒有被很好地理解。
