空气中无掩模电子束诱导的金刚石刻蚀：次级电子驱动机制
材料科学
2026-03-31 v1
摘要
我们报道了一种用于金刚石在空气中的无掩模电子束诱导刻蚀 (EBIE) 过程，实现无需光刻或等离子体处理的高精度图案化。通过对 SEM 环境中电子-气体、电子-金刚石及气体-表面相互作用的系统分析，我们展示刻蚀主要由低能次级电子驱动，后者推动气体分解和自由基生成。所得产物中的氧化物和氮化物自由基在金刚石表面化学吸附，形成挥发性碳化物种，并在持续的电子照射下脱附，从而实现受控材料去除。该过程表现出两种distinct模式：由气体通量主导的分子受限模式，以及由电流密度控制的电子受限模式。实现最高可达 212 nm 的刻蚀深度，横向分辨率可达 200 nm。观察到随时间变化的各向异性刻蚀，(100) 表面过渡至 (111) facets 形貌，提升了刻蚀收益。这些结果确立了气体环境下基于次级电子的 EBIE 通用机制，为金刚石半导体及其他化学惰性材料提供了无掩模、无损伤的纳米加工途径。
引用
@article{arxiv.2603.28180,
title = {Maskless Electron Beam-Induced Etching of Diamond in Air: A Secondary Electron-Driven Mechanism},
author = {Duc-Duy Tran and Cedric Mannequin and Fabrice Donatini and Masahiro Sasaki and Etienne Gheeraert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.28180},
year = {2026}
}