在山海之间，看见微纳世界
陈知微，2024级光学与电子信息学院王大珩班，于2026年7月19日至8月7日赴香港中文大学参加暑期交流项目。
一、山路之外，是另一种尺度
初到香港中文大学那天，我对这所校园的第一印象，便始于一段绵延向上的山路。教学楼顺着山势层层铺展，转过一个路口，远处的港湾会忽然撞入视野；再往前几步，遇到岔路又难免要掏出地图确认方向。校园里的路径比我预想中复杂，刚来的那几天，我几乎每走一段就要核对一次方位。
图1 从宿舍附近俯瞰香港中文大学校园与远山
宿舍坐落在山顶，旁侧便是一处能俯瞰吐露港的观景处。课余从宿舍出门走几步，港湾、山峦与城市天际线便一同铺展在眼前，不必特意寻景，山海本就是日常的一部分。
而真正走进课堂后，我接触到的却是另一种尺度——由微米、纳米构成的微观世界。
图2 从香港中文大学山顶眺望吐露港
二、从专业学习到工艺实现
孙贤开教授讲授的 ELEG5550 课程，是我出发前就格外关注的内容。它既贴合我本科的光电专业，也和我未来想深耕的微纳光电器件方向高度相关。
以往学习光器件原理，我习惯从光的传播规律、材料折射率、器件结构与光电转换机制入手，去理解器件的工作逻辑。但真正要落地微纳器件时，一个很现实的问题便绕不开：仿真中性能优异的结构，要怎样才能实实在在地做在晶圆上？波导、光栅、微腔、光子晶体，乃至更精密的纳米结构，要如何从设计版图变成可稳定重复制造的实体？ELEG5550 恰好补上了我此前接触较少的制造环节。课程从尺度概念与超净间讲起，依次覆盖光刻、电子束曝光、软光刻、刻蚀、薄膜沉积与样品检测等环节，也让我第一次完整地从 “如何制造器件” 的视角，重新审视光电器件。
超净间的内容让我印象尤为深刻。此前说起超净间，我脑海里只有洁净服、风淋室、无尘环境这些零散印象；当把这些要求放到微米、纳米的尺度下，便很容易理解它为何必须如此严苛。一颗肉眼几乎不可见的微粒，放在微纳结构里已经算得上巨大。它既可能直接造成图形缺陷，也会让波导侧壁、耦合区域或微腔表面产生额外散射，最终体现在传播损耗升高、器件一致性下降上。器件最终的呈现效果，不只取决于设计图纸与仿真结果，洁净度、工艺稳定性这些看似 “基础” 的条件，始终在左右着成品质量。过去我总习惯把设计与加工分开看待，上完这门课后，我会更自然地将二者结合起来思考。
光刻与电子束曝光（EBL）和我想从事的方向关联最为直接。从旋涂光刻胶、曝光、显影到图形转移，版图里的线条开始与真实器件的结构一一对应。许多微纳光电器件对几何尺寸极为敏感，例如波导宽度会影响模式约束能力，光栅的周期与占空比会影响耦合效率。传统光刻适合大面积、高效率的图形批量复制；电子束曝光则无需掩膜版，可直接写入高分辨率结构，更适合科研阶段制备纳米尺度结构、快速验证新的设计方案。
以前看论文里的 SEM 图，我的注意力往往只停留在“这个结构做得很精细”；学完这部分内容后，我会进一步追问：用了什么光刻胶、采用哪种曝光方式、剂量如何控制，最终又是怎样将图形转移到基底材料上的。现在再看论文里的器件形貌图，除了关注结构尺寸，我也会下意识去推敲背后的工艺路线。
图3 ELEG5550课程中介绍的电子束曝光设备
软光刻则代表了另一种技术思路。它以 PDMS 等弹性材料为媒介完成图形复制、模塑与转移，具备成本低、流程快、材料适配性广等特点。我未来未必会将它作为核心工艺，但它让我意识到，微纳光电并不只有“在硅片上把结构刻得越来越小”这一条路径。聚合物微结构、微透镜阵列、微流控与光学结构结合，以及柔性器件、混合集成等方向，都可能用到这类工艺。对我来说，这部分课程更重要的启发是：工艺选择本身就是器件研究的一部分，结构尺寸、材料体系、成本与性能要求不同，适合的技术路线也会随之变化。
三、课堂之外的中大日常
课堂之外的生活平淡却充实。没课的日子，我大多泡在图书馆里。馆内空间开阔，书架排列整齐，自习区也很安静，第一次进去时我便觉得，这里很适合坐下来读书和查资料。学校食堂的口味比我在武汉吃的更清淡，定价也稍高，这几周里，鸡排饭成了我最常点的餐食。现在回想起来，我对中大的鲜活印象，反而更多藏在这些日常碎片里：每天爬坡找教室、三餐觅食，再找一处角落翻书读文献，寻常却踏实。
图4 香港中文大学图书馆学习区
交流期间恰逢台风过境。台风过后，校园里能看到不少倒伏的树木，也让我第一次直观感受到恶劣天气对校园教学和实验安排的实际影响。此前课程中讲到超净间安全管理时，曾提及恶劣天气下实验室需要暂停开放；经历这次台风后，我对这类规定也有了更具体的认识。
图5 台风过后校园内倒伏的树木
我还特意在校园里高锟先生的塑像前驻足留影。作为光电专业的学生，“光纤之父”高锟先生的名字与事迹早已在课本里读过无数遍：他奠定了光纤通信的技术基础，斩获 2009 年诺贝尔物理学奖，也曾任香港中文大学校长。站在塑像前，也让我第一次把过去在课本中了解的高锟先生，与香港中文大学这所学校真正联系起来。
图6 香港中文大学校园内的高锟先生塑像
四、结语：从“理解器件”走向“真正做器件”
这次交流带给我最直接的变化，是开始把器件设计与实际制造放在同一个问题里考虑。过去我更关心一个结构为什么能够工作，关注工作机制、光场分布与材料特性；现在则会进一步想到，它要经过怎样的工艺才能做出来，尺寸偏差、材料和工艺条件又会怎样影响最终性能。ELEG5550 补上了我过去较少接触的制造环节，也让我对微纳光电器件方向有了更具体的认识。
三周时间不算长，但山顶望见的吐露港、图书馆里的安静时光、台风过后的校园，以及课堂上第一次系统接触的微纳制造工艺，都成了这次交流中很具体的记忆。
See You in CU!
