Η ερευνητική ομάδα του ερευνητή Yang Liang στο Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών Suzhou στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας ανέπτυξε μια νέα μέθοδο για την κατασκευή λέιζερ ημιαγωγών οξειδίου μετάλλου μικρο-νανο, η οποία πραγματοποίησε την εκτύπωση με λέιζερ δομών ημιαγωγών ZnO με ακρίβεια υπομικρού και συνδύασε με μεταλλική εκτύπωση λέιζερ, επαλήθευσε για πρώτη φορά την ολοκληρωμένη άμεση γραφή με λέιζερ μικροηλεκτρονικών εξαρτημάτων και κυκλωμάτων όπως διόδους, τρίοδοι, memristors και κυκλώματα κρυπτογράφησης, επεκτείνοντας έτσι τα σενάρια εφαρμογής της μικρο-νανοεπεξεργασίας λέιζερ στον τομέα της μικροηλεκτρονικής, Τα ευέλικτα ηλεκτρονικά, οι προηγμένοι αισθητήρες, το Έξυπνο MEMS και άλλα πεδία έχουν σημαντικές προοπτικές εφαρμογής. Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο "Nature Communications" με τον τίτλο "Laser Printed Microelectronics".
Τα έντυπα ηλεκτρονικά είναι μια αναδυόμενη τεχνολογία που χρησιμοποιεί μεθόδους εκτύπωσης για την κατασκευή ηλεκτρονικών προϊόντων. Πληροί τα χαρακτηριστικά της ευελιξίας και της εξατομίκευσης της νέας γενιάς ηλεκτρονικών προϊόντων και θα φέρει μια νέα τεχνολογική επανάσταση στη βιομηχανία μικροηλεκτρονικών. Τα τελευταία 20 χρόνια, η εκτύπωση inkjet, η μεταφορά με λέιζερ (LIFT) ή άλλες τεχνικές εκτύπωσης έχουν κάνει μεγάλα βήματα για να καταστεί δυνατή η κατασκευή λειτουργικών οργανικών και ανόργανων μικροηλεκτρονικών συσκευών χωρίς την ανάγκη περιβάλλοντος καθαρού δωματίου. Ωστόσο, το τυπικό μέγεθος χαρακτηριστικών των παραπάνω μεθόδων εκτύπωσης είναι συνήθως της τάξης των δεκάδων μικρών και συχνά απαιτεί μια διαδικασία μετα-επεξεργασίας υψηλής θερμοκρασίας ή βασίζεται σε συνδυασμό πολλαπλών διεργασιών για την επίτευξη της επεξεργασίας λειτουργικών συσκευών. Η τεχνολογία μικρο-νανο επεξεργασίας λέιζερ χρησιμοποιεί τη μη γραμμική αλληλεπίδραση μεταξύ παλμών λέιζερ και υλικών και μπορεί να επιτύχει πολύπλοκες λειτουργικές δομές και πρόσθετη κατασκευή συσκευών που είναι δύσκολο να επιτευχθούν με παραδοσιακές μεθόδους με ακρίβεια <100 nm. Ωστόσο, οι περισσότερες από τις τρέχουσες μικρο-νανο-κατασκευασμένες δομές λέιζερ είναι απλά πολυμερή υλικά ή μεταλλικά υλικά. Η έλλειψη μεθόδων άμεσης γραφής με λέιζερ για υλικά ημιαγωγών καθιστά επίσης δύσκολη την επέκταση της εφαρμογής της τεχνολογίας μικρο-νανο επεξεργασίας λέιζερ στον τομέα των μικροηλεκτρονικών συσκευών.
Σε αυτή τη διατριβή, ο ερευνητής Yang Liang, σε συνεργασία με ερευνητές στη Γερμανία και την Αυστραλία, ανέπτυξε καινοτόμα την εκτύπωση λέιζερ ως τεχνολογία εκτύπωσης για λειτουργικές ηλεκτρονικές συσκευές, πραγματοποιώντας ημιαγωγούς (ZnO) και αγωγούς (Σύνθετη εκτύπωση λέιζερ διαφόρων υλικών όπως Pt και Ag) (Εικόνα 1) και δεν απαιτεί καθόλου στάδια διεργασίας μετά την επεξεργασία σε υψηλή θερμοκρασία και το ελάχιστο μέγεθος χαρακτηριστικού είναι <1 μm. Αυτή η ανακάλυψη καθιστά δυνατή την προσαρμογή του σχεδιασμού και της εκτύπωσης αγωγών, ημιαγωγών, ακόμη και της διάταξης των μονωτικών υλικών σύμφωνα με τις λειτουργίες των μικροηλεκτρονικών συσκευών, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά την ακρίβεια, την ευελιξία και τον έλεγχο των μικροηλεκτρονικών συσκευών εκτύπωσης. Σε αυτή τη βάση, η ερευνητική ομάδα πραγματοποίησε με επιτυχία την ολοκληρωμένη άμεση γραφή με λέιζερ διόδων, μεμρίστορ και φυσικώς μη αναπαραγώγιμων κυκλωμάτων κρυπτογράφησης (Εικόνα 2). Αυτή η τεχνολογία είναι συμβατή με την παραδοσιακή εκτύπωση inkjet και άλλες τεχνολογίες και αναμένεται να επεκταθεί στην εκτύπωση διαφόρων υλικών οξειδίων μετάλλων ημιαγωγών τύπου P και N, παρέχοντας μια συστηματική νέα μέθοδο για την επεξεργασία σύνθετων, μεγάλης κλίμακας, τρισδιάστατες λειτουργικές μικροηλεκτρονικές συσκευές.
Διατριβή:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36722-7
Ώρα δημοσίευσης: Mar-09-2023