通过拉曼光谱和纳米压痕检测双光子聚合光刻结构克服主要制造限制

使用双光子聚合光刻 (TPP) 的增材制造 (AM) 在工业和研究中的使用有所增加。目前，TPP的一个主要限制因素是用户对材料性能知识的获取有限，尤其是材料IP-Q（Nanoscribe GmbH，德国）。由于工艺的性质，弹性特性尤其不仅取决于所使用的材料，还取决于结构尺寸、工艺和制造参数。以前没有报道 IP-Q 的转换度 (DC) 和杨氏模量 (E) 值的研究。最近一项新研究成果克服了主要制造限制。

由于工艺的性质，弹性特性不仅取决于所用材料，还取决于结构尺寸、工艺参数和图案填充策略。一种常见的方法使用拉曼光谱和纳米压痕的组合来表征单体到聚合物的 DC，可通过拉曼光谱测量，然后可以与材料的机械行为相关，可通过纳米压痕测量。

正在进行的关于在 MEMS 上制造的声学超光栅和超材料的研究将受益于优化的弹性参数，以提供声学行为的可调节性，因为它们直接影响特征声阻抗。AM 包含可以从技术图纸中创建三维对象的过程。数据被发送到增材制造系统，然后执行制造。

通过TPP的AM基于液体前体的选择性固化，以在一滴单体内形成固体结构。然后，将剩余液体冲洗掉。众所周知的TPP应用是光学亚微米结构，其中通常使用光致抗蚀剂IP Dip（德国Nanoscribe GmbH）。

最近开发的光刻胶 IP-Q 由同一制造商设计用于更大的应用，例如底座、模具、和结构超材料。两种光刻胶中的每一种的样品结构都是在参数扫描中产生的。这允许将工艺参数与所得特性进行比较。采用拉曼光谱法，这是一种用于材料表征的非接触式分析方法，其中单色光从材料上散射。

最后研究了使用 TPP 制造的长方体样品结构的参数扫描，跨越参数激光功率和扫描速度，以找到相关属性。使用拉曼光谱检查所使用的光刻胶以找到单体到聚合物的 DC，随后使用微米或纳米压痕来找到 E。

对于 IP-Dip，获得的 DC 和 E 范围分别为 20 至 45% 和 1 至 2.1 GPa。将结果与文献中的报告进行了比较。对于 IP-Q，获得的 DC 和 E 范围分别为 53 至 80% 和 0.5 至 1.3 GPa。IP-Q 的特征特性表现为材料的当前知识状态。

通过这种方式，提供一种优化 TPP 制造结构的弹性参数的方法将有利于各种正在进行的研究课题。该方法的一个有前景的应用是表征在 MEMS 上制造的声学超光栅和超材料的弹性参数。获 取 更多前沿科技?研究 进展访问：https://byteclicks.com

相关研究发表在?《光学微系统杂志》上。

长方体参数扫描的 SEM 显微照片，包括通过 TPP 从光刻胶 IP-Q 制造的 10 x 10元件。

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