Laser in plaats van fotolithografie verlaagt de productiekosten van ultraoppervlakken

Onderzoekers van het Moscow Institute of Electronics Technology, een Russische staatsonderzoeksuniversiteit, hebben een nieuwe technologie ontwikkeld voor het maken van componenten voor informatieweergave-apparaten met behulp van laserpulsen in plaats van lithografie. Dit zal de productiekosten voor next-generation displays en ultra-surfaces voor diverse optische systemen versnellen. De bevindingen zijn gepubliceerd in het nieuwe nummer van Applied Surface Science.
Hypersurfaces zijn structuren met periodieke patronen die kunnen worden gebruikt om elektromagnetische en lichtgolven te beheersen. Op deze basis kunnen zowel diëlektrische en metalen materialen als faseovergangsmaterialen worden gebruikt. En faseovergangsmaterialen kunnen de fasetoestand veranderen en daarmee de eigenschappen die afhankelijk zijn van de externe straling.
Op basis van hypersurfaces gemaakt van het faseovergangsmateriaal GST (verbindingen van het germanium-antimoon-telluriumsysteem) hebben onderzoekers nieuwe compacte apparaten ontwikkeld die met behulp van lichtgolven informatie kunnen weergeven. Deze omvatten ultradunne schermen, augmented en virtual reality-headsets en holografische projectoren. Het proces van nanostructurering van dunne-filmoppervlakken om ze om te zetten in multifunctionele oppervlakken is tot nu toe echter uitgevoerd met behulp van arbeidsintensieve en kostbare fotolithografie. De benodigde bovengrondse afbeelding wordt eerst op een sjabloon (masker) gemaakt en vervolgens met een geselecteerde resolutie naar het object overgebracht.
Om de kosten van de vorming van dunne-filmstructuren te verlagen en het proces te versnellen, gebruikt het Moscow Institute of Electronics and Technology, samen met andere wetenschappelijke instellingen, laserpulsen in plaats van fotolithografie. Volgens de onderzoekers kunnen met behulp van laserbestraling in ultrakorte pulsen sneller en gemakkelijker geordende nanostructuren op GST worden gemaakt. Om een ​​geordend oppervlak te vormen, wordt een vooraf geïmplementeerd proces gebruikt, waarbij het vorige materiaal wordt vernietigd in aanwezigheid van de laser. Het belangrijkste voordeel van de oplossing is dat de puls de zelforganisatie van structuren aan de oppervlakte activeert. Afhankelijk van de intensiteit en het aantal pulsen kunnen 3 verschillende soorten structuren worden gevormd, waarvan de meest intrigerende periodiek gerangschikte nanosferen van dezelfde grootte zijn. Deze vormen zijn moeilijk te vormen en hebben een straal tot 150 nanometer.
Voorheen was het onmogelijk om ze in deze materialen te verkrijgen zonder het gebruik van aanvullende technieken, maar nu is er geen apparatuur nodig om nanosferen van dezelfde stijl te verkrijgen, behalve het laserapparaat en de film zelf. Deze bollen worden geproduceerd als gevolg van het verval van gesmolten filamenten. In dit geval veroorzaakt de toename van de energie van laserbestraling een massaoverdrachtsproces, wat leidt tot de transformatie van de nanosfeerketens in periodiek reliëf. De bovenstaande techniek maakt het mogelijk om zeer geordende nanolenzen en optische nanoroosters te maken, die naar verwachting verder zullen worden geïntegreerd met verschillende optische systemen, waaronder informatieweergavesystemen.