Наскоро Weina Han, академик Jiang Lan и колеги от Пекинския технологичен институт публикуваха статия в Advanced Materials, предлагаща технология за фазово-модулирана фемтосекундна лазерна не-дифракционна литографска технология.
Чрез наслагване на фаза на аксиална призма с фаза на блесна решетка, фемтосекундният лазер се преформатира в квази-Беселов не-дифракционен лъч с дълбочина на рязкост, надвишаваща тази на плътно фокусираните гаусови лъчи с повече от десет пъти. Това намалява необходимостта от повторно фокусиране по време на обработка и потиска фокалното отклонение. Динамичният контрол на отклонението на лъча постига прецизност до 7 нанометра. Последващата химическа обработка на вокселната метаповърхност, образувана от региони с-промяна на фазата, позволява литография без-маска.
Тази технология беше използвана за производството на регулируема метаповърхност Ge₂Sb₂Te₅ със структурни характеристики до 9 нанометра. Освен това позволи производството и контрола на многофункционални програмируеми фотонни логически устройства, демонстрирайки високо-прецизни възможности за обработка. Този подход установява нова парадигма за производство и контролиране на активни метаповърхности, като напредва в разработването на фотонни устройства от следващо-поколение.
Фемтосекундна лазерна не{0}}дифрактираща-лъчева литография чрез фазова модулация за производство на диелектрични метаповърхности
Фазово-модулирана фемтосекундна лазерна не{1}}дифракционна-лъчева литография за производство на диелектрични метаповърхности
Фигура 1 Фазова-модулирана не-дифракционна-лъчева литография (PNDL) за производство на диелектрични метаповърхности.
Фигура 2 Стабилност на генерирането на квази-Бесел не-дифракционен лъч.
Фигура 3: Изследване на прецизността на производството на метода на фазово-модулиран не-дифракционен-лъч (PNDL).
Фигура 4: Литография на метаповърхности Ge₂Sb₂Te₅ (GST) с помощта на метода на фазово-модулиран не-дифракционен-лъч (PNDL).
Фигура 5: Метаповърхностно устройство с конфигурация на двойна-правоъгълна суперрешетка GST.
Експериментът се съсредоточава върху фазово{0}}променливия материал Ge₂Sb₂Te₅ (GST), използвайки неговия обратим фазов преход между аморфно и кристално състояние. С помощта на фемтосекундна лазерна фазова модулационна технология се постига подготовката и контрола на метаповърхностните структури. Чрез наслагване на фаза на аксиална призма и фаза на дифракционна решетка чрез модулатор на пространствена светлина, фемтосекундният лазер (515 nm) се оформя в квази-Беселов не-дифракционен лъч. Фокусиран чрез обектив с висока числова апертура, този лъч предизвиква локализирана кристализация върху повърхността на тънкия филм GST. Впоследствие селективното мокро ецване (разтвор на TMAH) премахва не-кристализираните области, като същевременно запазва кристализираните структури, образувайки метаповърхностни единици. Чрез контролиране на параметри като лазерна енергия и стъпка на пикселите беше постигнато високо{10}}прецизно моделиране със структурна ширина на линията до 270 nm и празнини до 9 nm. Двойната-правоъгълна суперрешетка GST демонстрира множество функции на логически порти при поляризационна-възбудена светлина.
