河北
一个研究团队开发了一种全自动卷对卷制造平台，能够以每秒300片的速度生产大面积可见光超透镜，这标志着将超表面技术从实验室推向实际工业应用的重大突破。
这项发表在《自然》杂志上的研究，题为“每秒300片可见光超透镜的卷对卷制造”，针对了长期阻碍超透镜商业化的技术难题。
超透镜是由亚波长纳米结构的二维阵列组成的超薄扁平光学元件，能够精确控制光线，是传统笨重透镜的紧凑轻便替代品。
通过在纳米尺度上调控光的相位、振幅和偏振，它们能够在超薄形态中实现先进的光学功能，使其成为下一次光学技术革命前景可观的选择。
然而，尽管具有巨大潜力，金属透镜的产业落地却受到一个主要制造挑战的制约：如何在大面积上以高速、低成本生产高性能器件，同时保持实际工业应用所需的均匀性和良率。
为了克服这一限制，由成均馆大学生物物理学系的赵圭镇（Gyoujin Cho）教授和金仁基（Inki Kim）教授领导的研究团队，与浦项科技大学机械工程系的卢俊硕（Junsuk Rho）教授合作，先利用深紫外ArF光刻技术，复制最初由电子束光刻制成的单一图案，从而制造出一个12英寸的硅母版印章。
随后，研究团队使用了一套定制开发的卷对卷纳米压印光刻系统，该系统以全自动化方式运行，可在12英寸尺度上实现特征分辨率达到80纳米，并且压印速度惊人——每1.5秒即可完成一个12英寸模具的压印，相当于每秒可生产300个直径1厘米的超透镜。
这一产能比传统纳米压印光刻系统高出约两个数量级。
为了实现可扩展的低成本制造，团队开发了一种柔性聚合物复制模具：通过紫外线固化树脂将母模板直接复制到聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）背板箔片上。该方法省去了传统电铸镍垫片（卷对卷制造的主要瓶颈），从而能够利用单个主晶圆快速生产出多个柔性模具，大幅降低了生产成本和制造时间。
接着，用原子层沉积（ALD）这种成熟又容易扩产的工艺，给复制好的超透镜镀上一层高折射率的二氧化钛（TiO₂），来进一步提升光学表现。
该团队首次成功制造了200米长的超透镜阵列，产率很高，大面积上的功能也一致性很好，这证明了卷对卷纳米压印光刻方法能高效生产高质量超表面。
这项研究让超透镜的大规模、环保生产迈出了一大步，给超光子器件的商业化铺好了路。
据金教授称，"超表面长期以来被视为下一代光学的强大平台，但规模化生产一直是大难题。通过展示每秒300个可见光超透镜的卷对卷生产，我们证明了可以大规模量产。"
"通过增加压印滚筒的尺寸并优化模具设计，产量还可以进一步扩大。此外，如果我们的卷对卷技术也应用于模具制造，每个超透镜的成本几乎可以忽略。我们相信这项工作为将超表面光学转化为日常技术提供了一条很有前景的路。"
该团队预计，这一方法可助力更广泛的工业应用，将超表面光学融入下一代成像、显示、传感和消费电子设备中。
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