For nylig offentliggjorde Weina Han, akademiker Jiang Lan og kolleger fra Beijing Institute of Technology en artikel i Advanced Materials, der foreslår en fase-moduleret femtosecond laser non-diffractive beam litografiteknologi.
Ved at overlejre aksial prismefase med flammende gitterfase omformes femtosekundlaseren til en kvasi-Bessel ikke-diffraktiv stråle med en dybdeskarphed, der overstiger den for tæt fokuserede gaussiske stråler med mere end ti gange. Dette reducerer behovet for genfokusering under behandling og undertrykker fokaldrift. Dynamisk stråleafbøjningskontrol opnår præcision ned til 7 nanometer. Efterfølgende kemisk behandling af voxel-metaoverfladen, dannet af fase-ændringsregioner, muliggør maske-fri litografi.
Denne teknologi blev brugt til at fremstille en afstembar Ge₂Sb₂Te₅-metaoverflade med strukturelle funktioner ned til 9 nanometer. Det muliggjorde yderligere fremstilling og kontrol af multifunktionelle programmerbare fotoniske logiske enheder, hvilket demonstrerede høj-præcisionsbehandlingskapacitet. Denne tilgang etablerer et nyt paradigme for fremstilling og styring af aktive metasurfaces og fremmer udviklingen af næste-generations fotoniske enheder.
Femtosekund laser ikke-diffraktion-strålelitografi via fasemodulation til dielektrisk metasurface-fabrikation
Fase-moduleret femtosekund laser ikke-diffraktion-strålelitografi til dielektrisk metasurface-fabrikation
Figur 1 Fase-moduleret ikke-diffraktions-strålelitografi (PNDL) til fremstilling af dielektrisk metasurface.
Figur 2 Stabilitet af kvasi-Bessel ikke-diffraktionsstrålegenerering.
Figur 3: Fabrikationspræcisionsundersøgelse af den fase-modulerede ikke-diffraktions-stråle (PNDL) metode.
Figur 4: Litografi af Ge₂Sb₂Te₅ (GST) metaoverflader ved anvendelse af den fase-modulerede ikke-diffraktions-stråle (PNDL) metode.
Figur 5: Metasurface-enhed med en dobbelt-rektangulær GST-supergitterkonfiguration.
Eksperimentet fokuserer på fase-materialet Ge₂Sb₂Te₅ (GST), der udnytter dets reversible faseovergang mellem amorfe og krystallinske tilstande. Ved hjælp af femtosekund laserfasemodulationsteknologi opnås forberedelse og kontrol af metasurfacestrukturer. Ved at overlejre aksial prismefase og diffraktiv gitterfase via en rumlig lysmodulator formes femtosekundlaseren (515 nm) til en kvasi-Bessel ikke-diffraktiv stråle. Fokuseret gennem et objektiv med høj numerisk blændeåbning inducerer denne stråle lokaliseret krystallisering på GST-tyndfilmoverfladen. Efterfølgende fjerner selektiv vådætsning (TMAH-opløsning) ikke-krystalliserede områder, mens krystalliserede strukturer bevares og danner metaoverfladeenheder. Ved at kontrollere parametre som laserenergi og pixel-pitch blev der opnået høj{10}}præcisionsmønster med strukturelle linjebredder så lave som 270 nm og mellemrum så små som 9 nm. Det dobbelte-rektangulære GST-supergitter demonstrerede flere logiske portfunktioner ved polarisering-exciteret lys.
