Исследовательская группа разрабатывает систему прямого лазерного письма для высокоэффективного нанопроизводства с высоким разрешением.
Прямая лазерная запись (DLW) с периферическим фотоингибированием (PPI) — это метод литографии, используемый для изготовления сложных трехмерных наноструктур, которые широко используются в фотонике и электронике. PPI-DLW использует два луча: один для возбуждения подложки и вызывания полимеризации, а другой для подавления и гашения возбуждения на краях. В некоторых системах пропускная способность ограничена, и ее можно улучшить с помощью мультифокальных матриц. Однако вычисление этих лучей требует больших затрат времени и памяти.
Недавно группа исследователей из Чжэцзянского университета разработала параллельную систему литографии с периферийным фотоингибированием (P 3 L), которая может обеспечить более эффективное производство наноразмеров. Их работа опубликована в Advanced Photonics .
«Система P 3 L использует два канала, что позволяет выполнять различные задачи печати и позволяет системе изготавливать очень сложные структуры с различной периодичностью», — говорит старший автор Сюй Лю.
Система P 3 L состоит из восьми модулей. Система начинается с двух печатных каналов, состоящих из сплошного пятна возбуждения и пучка торможения в форме бублика. Два луча сначала стабилизируются, а затем разделяются на два подлуча с помощью поляризационного фильтра. Это позволяет включать и выключать индивидуальное управление каждым дополнительным лучом с помощью акустооптического модулятора. Затем два подлуча рекомбинируются, чтобы восстановить лучи возбуждения и торможения. Затем лучи модулируются с помощью пространственных модуляторов света. Наконец, два луча объединяются и проходят через микроскоп, после чего фокусируются на подложке в виде двух пятен.
Индивидуальное управление каждым дополнительным лучом позволяет одновременно печатать непериодические и сложные шаблоны без ущерба для скорости сканирования, тем самым удваивая эффективность системы. Отрегулировать положение и разделение двух точек легко. Эти особенности делают предлагаемую систему более гибкой и функциональной по сравнению с обычными системами с единым управлением фокусировкой.
Исследователи подтвердили осуществимость и потенциал системы, изготовив различные наноструктуры. Сначала они изготовили двумерную нанопроволоку размером менее 40 нм. Также была изготовлена подвесная нанопроволока толщиной менее 20 нм. После этого исследователи создали два ряда шаблонов алфавита, распечатав точки на расстоянии 200 нм друг от друга. Наконец, они изготовили трехмерные структуры, в том числе непериодические кубические каркасы, шестиугольные сетки, проволочные структуры и сферические архитектуры, демонстрирующие исключительное разрешение.
Идентичный двухпозиционный контроль каждого фокуса повышает гибкость системы и позволяет быстро создавать сложные непериодические узоры и структуры. Функция параллельного сканирования системы также сокращает временные затраты, необходимые для изготовления крупномасштабных сложных структур и узоров. Более того, новая система P 3 L обеспечивает вдвое большую эффективность литографии по сравнению с обычными системами, независимо от того, является ли структура однородной или сложной.
Обсуждая будущий потенциал работы, Сюй Лю говорит: «Многофокусное параллельное сканирование и PPI способны преодолеть текущие проблемы в производстве оптики DLW и улучшить изготовление полых решеток, массивов микролинз, микрожидкостных структур и метаповерхностей. Предлагаемая система Кроме того, это может облегчить реализацию портативных высокопроизводительных DLW с высоким разрешением».
На основании этих результатов становится ясно, что предлагаемая система P 3 L послужит полезным инструментом для развития широкого круга областей, использующих нанотехнологии.
Теги: лазер
