石墨烯凭借其卓越的光学透明度、机械性能及在强极紫外辐射下的热稳定性,成为新一代极紫外(EUV)掩模薄膜的理想材料。然而,在大规模精确控制其厚度及防止氢自由基诱导降解方面仍存在挑战。本文,韩国首尔大学Yun Sung Woo、 Byoung-Hee Hong等研究人员在《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》期刊发表名为“Multilayered Composite Membranes Based on Layer-by-Layer Stacked Graphene Films for Ultraviolet Pellicle Applications”的论文,研究开发出具有保护性封顶层的多层石墨烯复合材料,实现了纳米级厚度控制。
10层、厚度5纳米的石墨烯薄膜实现了约92%的透光率和220GPa的有效杨氏模量。将其集成至悬浮式钼(Mo)/石墨烯/氮化硅(SiN)复合结构后,与单层SiN膜相比,杨氏模量提升29%,断裂载荷提高840%。分子动力学模拟证实,机械强度增强主要源于石墨烯的固有特性。此外,成功制备出含五层石墨烯与100纳米SiN层的全尺寸掩模薄膜,在7纳米SiN基底上保持超过90%的极紫外光透过率。这些成果表明多层石墨烯薄膜可突破现有极紫外掩模技术瓶颈,有望在近期推动极紫外光刻技术的广泛商业化应用。