Grupa badawcza Yang Lianga w Instytucie Studiów Zaawansowanych Suzhou na Uniwersytecie Nauki i Technologii w Chinach opracowała nową metodę wytwarzania laserowych mikronano-nano z tlenków metali i półprzewodników, która polega na drukowaniu laserowym struktur półprzewodnikowych ZnO z submikronową precyzją i łączy to za pomocą metalowego druku laserowego, po raz pierwszy zweryfikował zintegrowany laserowy zapis bezpośredni komponentów i obwodów mikroelektronicznych, takich jak diody, triody, memrystory i obwody szyfrujące, rozszerzając w ten sposób scenariusze zastosowań laserowego przetwarzania mikro-nano na dziedzinę mikroelektroniki, w elastyczna elektronika, zaawansowane czujniki, inteligentne MEMS i inne dziedziny mają ważne perspektywy zastosowania.Wyniki badań opublikowano niedawno w „Nature Communications” pod tytułem „Laser Printed Microelectronics”.
Elektronika drukowana to nowa technologia, która wykorzystuje metody drukowania do wytwarzania produktów elektronicznych.Spełnia cechy elastyczności i personalizacji nowej generacji produktów elektronicznych i wprowadzi nową rewolucję technologiczną w branży mikroelektroniki.W ciągu ostatnich 20 lat druk atramentowy, transfer laserowy (LIFT) i inne techniki drukowania poczyniły ogromne postępy, umożliwiając wytwarzanie funkcjonalnych organicznych i nieorganicznych urządzeń mikroelektronicznych bez konieczności utrzymywania pomieszczeń czystych.Jednakże typowy rozmiar cech powyższych metod drukowania jest zwykle rzędu dziesiątek mikronów i często wymaga wysokotemperaturowego procesu przetwarzania końcowego lub opiera się na kombinacji wielu procesów w celu uzyskania przetwarzania funkcjonalnych urządzeń.Technologia laserowego przetwarzania mikro-nano wykorzystuje nieliniową interakcję między impulsami laserowymi a materiałami i pozwala uzyskać złożone struktury funkcjonalne i wytwarzanie przyrostowe urządzeń, które są trudne do osiągnięcia tradycyjnymi metodami z precyzją <100 nm.Jednakże większość obecnych struktur wytwarzanych za pomocą mikronanolaserów to pojedyncze materiały polimerowe lub materiały metalowe.Brak metod bezpośredniego zapisu laserowego w materiałach półprzewodnikowych utrudnia również rozszerzenie zastosowania technologii laserowego przetwarzania mikro-nano na obszar urządzeń mikroelektronicznych.
W tej pracy badacz Yang Liang, we współpracy z badaczami z Niemiec i Australii, w innowacyjny sposób opracował druk laserowy jako technologię drukowania funkcjonalnych urządzeń elektronicznych, realizując półprzewodniki (ZnO) i przewodniki (kompozytowy druk laserowy różnych materiałów, takich jak Pt i Ag). (Rysunek 1) i nie wymaga w ogóle żadnych etapów obróbki końcowej w wysokiej temperaturze, a minimalny rozmiar elementu wynosi <1 µm.Ten przełom umożliwia dostosowanie projektowania i drukowania przewodników, półprzewodników, a nawet rozmieszczenia materiałów izolacyjnych zgodnie z funkcjami urządzeń mikroelektronicznych, co znacznie poprawia dokładność, elastyczność i sterowalność drukowania urządzeń mikroelektronicznych.Na tej podstawie zespołowi badawczemu udało się przeprowadzić zintegrowany, bezpośredni zapis laserowy diod, memrystorów i fizycznie nieodtwarzalnych obwodów szyfrujących (rysunek 2).Technologia ta jest kompatybilna z tradycyjnym drukiem atramentowym i innymi technologiami i oczekuje się, że zostanie rozszerzona na drukowanie różnych półprzewodnikowych materiałów z tlenków metali typu P i N, zapewniając nową, systematyczną metodę przetwarzania złożonych, wielkoskalowych, trójwymiarowe funkcjonalne urządzenia mikroelektroniczne.
Praca dyplomowa:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36722-7
Czas publikacji: 09 marca 2023 r