在半导体制造与微纳加工领域，实现亚20nm特征尺寸的图案化，长期以来是一项受制于高昂的设备投入与工艺成本的严峻挑战。极紫外（EUV）光刻等先进技术依赖复杂的曝光系统与严格的工艺控制，而电化学刻蚀虽具备电压可调、设备配置相对简便的优势，但其空间选择性通常受到离子输运、局部电场及界面反应等因素影响，实现纳米尺度的精确加工仍面临挑战。

近日，吉林大学张宇模教授团队提出了一种基于电响应染料聚合物溶解度切换的电化学横向刻蚀策略。通过电压精准控制聚合物的溶解性，并利用“氧化还原媒介”让刻蚀横向可控，成功实现了从微米级到亚20 nm（最小约17.0 nm）的特征尺寸精修。

图1 电化学刻蚀策略示意图。低电压下，聚合物的溶解度切换与去除仅发生于电极界面；高电压下，氧化还原介导的刻蚀反应向绝缘区域横向推进，实现图案特征尺寸的调控。

要实现类似光刻胶的精确图案化，材料必须能在“可溶”与“不可溶”之间自由切换。团队设计了一种含有罗丹明基元的聚合物（Poly-RhNNE-B）。这种聚合物在初始状态下（闭环形式）极难溶解；一旦施加电压，分子发生氧化并“开环”，其溶解度提高了近10万倍（约5个数量级）。基于这一显著的溶解度差异，在施加较低电压（+0.75 V）时，只有直接接触ITO电极的聚合物发生溶解并被去除，绝缘区域上方的聚合物膜则完好保留，完美复刻了光刻“显影”的过程（图1）。

有趣的是，提高刻蚀电压（+1.8 V）后，实现了非导电区域的刻蚀和微纳尺寸的逐步调控。以500 nm宽的初始图案为起点，获得了约17 nm的特征尺寸（图2）。高偏压下形成的高氧化态物种能够作为氧化还原媒介，通过分子间电荷转移，驱动未与电极直接接触的邻近聚合物发生开环并溶解。媒介物种可在电极处再生，为横向刻蚀的持续推进提供化学驱动力。这些结果展示了从微米、亚微米初始图案向深纳米尺度进行尺寸调控的能力。

图2电化学横向刻蚀形成的纳米线条。

该策略利用相对简便的电化学过程，大幅降低了微纳加工对昂贵曝光设备的依赖，展现出在设备配置与投入规模上的显著潜在优势，为下一代低成本、高精度微纳制造提供了一种极具前景的补充方案。相关研究成果以“Electrochemical Solubility Switching Enables Lateral Etching Toward Sub-20 nm Nanopatterning”为题发表于Advanced Materials（Adv. Mater., 2026, e75271）。炸金花在线-炸金花在线玩 博士研究生刘瑞安为论文第一作者，张宇模教授为通讯作者。论文链接：//advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.75271