激光代替光刻 可降低超表面生產(chǎn)成本

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科技日報莫斯科8月1日電(記者 董映璧)俄羅斯國立研究型大學(xué)莫斯科電子技術(shù)學(xué)院科研人員，使用激光脈沖代替光刻開發(fā)出了一種為信息顯示設(shè)備創(chuàng)建元件的新技術(shù)。這將加速降低下一代顯示器和各種光學(xué)系統(tǒng)超表面的生產(chǎn)成本。研究結(jié)果發(fā)表在新一期《應(yīng)用表面科學(xué)》上。

超表面是帶有周期性圖案的結(jié)構(gòu)，可用于控制電磁波和光波。在此基礎(chǔ)上，可使用介電材料、金屬材料以及相變材料。而相變材料能改變相態(tài)，從而改變?nèi)Q于外部輻射的特性。

在由相變材料GST(鍺—銻—碲系統(tǒng)的化合物)制成的超表面的基礎(chǔ)上，研究人員開發(fā)了能借助光波顯示信息的新型緊湊型設(shè)備。其中包括超薄顯示器、增強(qiáng)現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實耳機(jī)以及全息投影儀。然而，對薄膜表面進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)化以將其轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙δ鼙砻娴倪^程，迄今仍使用勞動密集型且成本高昂的光刻技術(shù)進(jìn)行。首先要在模板(掩模)上創(chuàng)建必要的超表面圖像，然后以選定的分辨率將其轉(zhuǎn)移到物體上。

為了降低薄膜結(jié)構(gòu)形成的成本并加快這一過程，莫斯科電子技術(shù)學(xué)院聯(lián)合其他科研機(jī)構(gòu)使用激光脈沖代替光刻。研究人員稱，借助超短脈沖的激光輻照，可更快、更容易地在GST上創(chuàng)建有序的納米結(jié)構(gòu)。要形成有序的表面，利用預(yù)先實現(xiàn)的過程，即在激光的作用下破壞之前的材料。解決方案的主要優(yōu)勢是脈沖觸發(fā)表面上結(jié)構(gòu)的自我組織。根據(jù)脈沖的強(qiáng)度和數(shù)量，可能形成3種不同類型的結(jié)構(gòu)，其中最令人好奇的是周期性排列的相同尺寸的納米球。這些形狀很難形成，其半徑可達(dá)150納米。

以前，如果不使用額外的技術(shù)，就無法在這些材料中獲得它們，但現(xiàn)在，除了激光裝置和薄膜本身之外，獲得同一樣式的納米球不需要任何設(shè)備。這些球體是由于熔化的細(xì)絲衰變而產(chǎn)生的。在此情況下，激光照射能量的增加會引起傳質(zhì)過程，從而導(dǎo)致納米球鏈轉(zhuǎn)變?yōu)橹芷谛愿〉瘛Ｉ鲜黾夹g(shù)使得創(chuàng)建高度有序的納米透鏡和光學(xué)納米光柵成為可能，并有望進(jìn)一步與各種光學(xué)系統(tǒng)一體化，包括信息顯示系統(tǒng)。

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