华中大武汉光电中心丨超快激光3D打印精细复杂微纳结构解决方案

1）传统的二维平面半导体器件与制造工艺正逐渐朝三维化半导体集成器件以及三维制造工艺方向发展转变；

2）单一的硅基半导体器件及集成制造工艺正逐渐朝着更多半导体功能材料的集成组装以及高密度集成制造方向发展，这有望将单一的集成电路扩展为具有更多功能性的集成系统，例如光电融合芯片，集传感、计算、自驱动或自执行器的智能集成系统等。

因此，研究如何实现高精度异质异构三维半导体微纳结构及其功能器件的制造对未来实现更高功能性、更高密度的三维集成系统研发具有重要意义。在众多的3D打印技术中，基于双光子聚合（TPP）的飞秒激光3D打印由于结合了真3D制造和亚微米空间分辨率的优势已发展成为一种富有前景的制造技术。功能性光敏树脂的研发一直是支撑TPP技术走向应用的一个关键方面。然而，目前实现功能性光敏树脂的常规做法是将功能性纳米材料掺杂到有机树脂中，从而实现具有不同功能特性的3D微纳结构。但是这类方法往往需要含有高负载纳米颗粒掺杂剂的光敏树脂，在TPP处理过程中会造成严重的光吸收和光散射效应，从而导致难以避免的微粒团聚、微爆炸和相对较低的空间分辨率。因此，开发一种能用于3D半导体纳米制造的高性能光敏树脂仍然是一个亟待解决的问题。

针对这一挑战，华中科技大学武汉光电国家研究中心熊伟教授团队利用金属有机框架（MOF）前驱体开发了一类多功能、可定制的金属键合复合光敏树脂，通过TPP飞秒激光3D打印和随后的热解工艺实现了氧化锌（ZnO）和四氧化三钴（Co3O4）3D半导体微纳结构的增材制造，并制备了基于ZnO的2D和3D微型紫外探测器，探讨了该技术实现3D半导体器件的可能性。