激光直寫無掩膜光刻機是一種利用圖形化DMD微鏡矩陣控制的直寫曝光光刻設(shè)備。該設(shè)備可以在無需曝光掩膜版的條件下，根據(jù)用戶研究需要，直接在光刻膠樣品表面上照射得到含有3D灰度信息的曝光圖案，為微流控、MEMS、半導(dǎo)體、自旋電子學(xué)等研究領(lǐng)域提供方便高效的微加工方案。

　　

　　此外，它還具備結(jié)構(gòu)緊湊（70cm×70cm×70cm）、高直寫速度，高分辨率（XY~0.6μm）的特點。采用集成化設(shè)計，全自動控制，可靠性高，操作簡便。目前在國內(nèi)擁有包括清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國科技大學(xué)、南京大學(xué)等100余家應(yīng)用單位，受到廣泛的認可和好評。

　　

　　結(jié)合直寫曝光原理，通過軟件后臺控制DMD微鏡矩陣的開合時間，或結(jié)合樣品表面的曝光深度，進而可以實現(xiàn)0-255階像素級3D灰度直寫。為上述相關(guān)研究領(lǐng)域內(nèi)的3D線性灰度結(jié)構(gòu)應(yīng)用提供了便捷有效的實驗方案。

　　

　　利用激光直寫無掩膜光刻機在光刻膠樣品表面上實現(xiàn)的3D灰度直寫曝光結(jié)果，其中左上、左下為灰度設(shè)計原圖，右上、右下為對應(yīng)灰度曝光結(jié)果，右上蓮花圖案實際曝光面積為380×380um，右下山水畫圖案實際曝光面積為500×500μm

　　

　　利用無掩膜光刻機的灰度直寫技術(shù)在硅基表面實現(xiàn)一系列高質(zhì)量的3D灰度圖形轉(zhuǎn)移，研究人員通過調(diào)整激光直寫聚焦深度以及優(yōu)化離子刻蝕工藝，獲得具有良好側(cè)壁平滑特征的任意3D灰度結(jié)構(gòu)，其側(cè)壁的表面粗糙度低于3nm，相較此前報道的其他方式所獲得的3D灰度結(jié)構(gòu)，表面平滑性表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。

　　

　　利用激光直寫曝光技術(shù)，不僅可以直接制備任意形狀的硅基微納灰度結(jié)構(gòu)，而且可以將制備的3D結(jié)構(gòu)作為模具、電鍍模板或犧牲層來應(yīng)用在其他材料上，如聚合物、金屬或玻璃等。這種直觀化的激光直寫技術(shù)在諸多維納器件研究領(lǐng)域中表現(xiàn)出顯著的應(yīng)用優(yōu)勢和開發(fā)前景。