在电子束曝光与材料外延生长的协同研究中，科研团队探索了先曝光后外延的工艺路线。针对特定氮化物半导体器件的需求，团队在衬底上通过电子束曝光制备图形化掩模，再利用材料外延平台进行选择性外延生长，实现了具有特定形貌的半导体 nanostructure。研究发现，曝光图形的尺寸与间距会影响外延材料的晶体质量，通过调整曝光参数可调控外延层的生长速率与形貌，目前已在纳米线阵列的制备中获得了较为均匀的结构分布。研究所针对电子束曝光在大面积晶圆上的均匀性问题开展研究。由于电子束在扫描过程中可能出现能量衰减，6 英寸晶圆边缘的图形质量有时会与中心区域存在差异，科研团队通过分区校准曝光剂量的方式，改善了晶圆面内的曝光均匀性。电子束刻合助力空间太阳能电站实现轻量化高功率阵列。上海光掩模电子束曝光加工平台
电子束曝光在热电制冷器键合领域实现跨尺度热管理优化，通过高精度图形化解决传统焊接工艺的热膨胀失配问题。在Bi₂Te₃/Cu界面设计中构造微纳交错齿结构，增大接触面积同时建立梯度导热通道。特殊设计的楔形键合区引导声子定向传输，明显降低界面热阻。该技术使固态制冷片温差负载能力提升至85K以上，在激光雷达温控系统中可维持±0.01℃恒温，保障ToF测距精度厘米级稳定。相较于机械贴合工艺，电子束曝光构建的微观互锁结构将热循环寿命延长10倍，支撑汽车电子在-40℃至125℃极端环境的可靠运行。电子束曝光推动脑机接口生物电极从刚性向柔性转化，实现微米级精度下的人造神经网络构建。在聚酰亚胺基底上设计分形拓扑电极阵列，通过多层抗蚀剂堆叠形成仿生树突结构，明显扩大有效表面积。表面微纳沟槽促进神经营养因子吸附，加速神经突触生长融合。临床前试验显示，植入大鼠运动皮层7天后神经信号信噪比较传统电极提升8dB，阻抗稳定性维持±5%。该技术突破脑组织与硬质电子界面的机械失配限制，为渐冻症患者提供高分辨率意念控制通道。云南电子束曝光加工电子束曝光在芯片热管理领域实现微流道结构传热效率突破性提升。
对于可修复的微小缺陷，通过局部二次曝光的方式进行修正，提高了图形的合格率。在 6 英寸晶圆的中试实验中，这种缺陷修复技术使无效区域的比例降低了一定程度，提升了电子束曝光的材料利用率。研究所将电子束曝光技术与纳米压印模板制备相结合，探索低成本大规模制备微纳结构的途径。纳米压印技术适合批量生产，但模板制备依赖高精度加工手段，团队通过电子束曝光制备高质量的原始模板，再通过电铸工艺复制得到可用于批量压印的工作模板。对比电子束直接曝光与纳米压印的图形质量，发现两者在微米尺度下的精度差异较小，但压印效率更高。这项研究为平衡高精度与高效率的微纳制造需求提供了可行方案，有助于推动第三代半导体器件的产业化进程。
电子束曝光在量子计算领域实现离子阱精密制造突破。氧化铝基板表面形成共面波导微波馈电网络，微波场操控精度达μK量级。三明治电极结构配合双光子聚合抗蚀剂，使三维势阱定位误差＜10nm。在40Ca⁺离子操控实验中，量子门保真度达99.995%，单比特操作速度提升至1μs。模块化阱阵列为大规模量子计算机提供可扩展物理载体，支持1024比特协同操控。电子束曝光推动仿生视觉芯片突破生物极限。在柔性基底构建对数响应感光阵列，动态范围扩展至160dB，支持10⁻³lux至10⁵lux照度无失真成像。神经形态脉冲编码电路模仿视网膜神经节细胞，信息压缩率超1000:1。在自动驾驶场景测试中，该芯片在120km/h时速下识别距离达300米，较传统CMOS传感器响应速度提升10倍，动态模糊消除率99.2%。电子束曝光为植入式医疗电子提供长效生物界面封装。
针对电子束曝光在异质结器件制备中的应用，科研团队研究了不同材料界面处的图形转移规律。异质结器件的多层材料可能具有不同的刻蚀选择性，团队通过电子束曝光在顶层材料上制备图形，再通过分步刻蚀工艺将图形转移到下层不同材料中，研究刻蚀时间与气体比例对跨材料图形一致性的影响。在氮化物 / 硅异质结器件的制备中，优化后的工艺使不同材料层的图形线宽偏差控制在较小范围内，保证了器件的电学性能。科研团队在电子束曝光设备的国产化适配方面进行了探索。为降低对进口设备的依赖，团队与国内设备厂商合作，测试国产电子束曝光系统的性能参数，针对第三代半导体材料的需求提出改进建议。通过调整设备的控制软件与硬件参数，使国产设备在 6 英寸晶圆上的曝光精度达到实用要求，与进口设备的差距缩小了一定比例。电子束曝光实现太赫兹波段的电磁隐身超材料智能设计制造。上海光掩模电子束曝光加工平台
电子束曝光实现特定频段声波调控的低频降噪超材料设计制造。上海光掩模电子束曝光加工平台
科研团队探索电子束曝光与化学机械抛光技术的协同应用，用于制备全局平坦化的多层结构。多层器件在制备过程中易出现表面起伏，影响后续曝光精度，团队通过电子束曝光定义抛光阻挡层图形，结合化学机械抛光实现局部区域的精细平坦化。对比传统抛光方法，该技术能使多层结构的表面粗糙度降低一定比例，为后续曝光工艺提供更平整的基底。在三维集成器件的研究中，这种协同工艺有效提升了层间对准精度，为高密度集成器件的制备开辟了新路径，体现了多工艺融合的技术创新思路。上海光掩模电子束曝光加工平台
