Äskettäin Weina Han, akateemikko Jiang Lan ja kollegat Beijing Institute of Technologysta julkaisivat Advanced Materialsissa artikkelin, jossa ehdotettiin vaihe--moduloitua femtosekuntilaista ei--diffraktiivinen sädelitografiatekniikkaa.
Pinnoittamalla aksiaalisen prisman vaiheen loistehilavaiheen kanssa femtosekunnin laser muotoillaan kvasi-Besselin ei-diffraktiiviseksi säteeksi, jonka syväterävyys ylittää tiukasti fokusoitujen Gaussin säteiden syvyystason yli kymmenkertaisesti. Tämä vähentää uudelleentarkentamisen tarvetta prosessoinnin aikana ja estää polttopisteen siirtymän. Dynaaminen säteen taipumisen säätö saavuttaa tarkkuuden 7 nanometriin asti. Vaihe{6}}muutosalueiden muodostaman vokselin metapinnan myöhempi kemiallinen käsittely mahdollistaa maskittoman litografian.
Tätä tekniikkaa käytettiin viritettävän Ge₂Sb₂Te5-metapinnan valmistamiseen, jonka rakenteelliset ominaisuudet olivat jopa 9 nanometriä. Se mahdollisti myös monitoimisten ohjelmoitavien fotonisten logiikkalaitteiden valmistuksen ja ohjaamisen, mikä osoitti korkean -tarkkuuden käsittelyominaisuudet. Tämä lähestymistapa luo uuden mallin aktiivisten metapintojen valmistamiseen ja hallintaan, mikä edistää seuraavan -sukupolven fotonisten laitteiden kehitystä.
Femtosekuntilainen ei--siirtyvä-säteen litografia vaihemodulaation kautta dielektrisen metapinnan valmistukseen
Vaihe-moduloitu femtosekuntilainen ei--diffraktoiva-sädelitografia dielektrisen metapinnan valmistukseen
Kuva 1 Vaihe-moduloitu ei--diffraktoiva-sädelitografia (PNDL) dielektrisen metapinnan valmistukseen.
Kuva 2 Kvasi-Besselin ei--diffraktoivan säteen syntymisen vakaus.
Kuva 3: Vaihe-moduloidun ei--diffraktoivan-säteen (PNDL) -menetelmän valmistustarkkuustutkimus.
Kuva 4: Ge₂Sb₂Te₅ (GST) metapintojen litografia käyttäen vaihe-moduloitua ei--diffraktoivaa-sädettä (PNDL).
Kuva 5: Metasurface-laite, jossa on kaksois-suorakulmainen GST-superhilakokoonpano.
Kokeessa keskitytään faasin{0}muutosmateriaaliin Ge₂Sb₂Te5 (GST) hyödyntäen sen palautuvaa faasimuutosta amorfisen ja kiteisen tilan välillä. Femtosekundin laservaihemodulaatioteknologian avulla saavutetaan metapinnan rakenteiden valmistelu ja ohjaus. Kun aksiaalisen prisman vaihe ja diffraktiivinen hilavaihe asetetaan päällekkäin spatiaalisen valomodulaattorin avulla, femtosekunnin laser (515 nm) muotoillaan kvasi-Besselin ei--diffraktiiviseksi säteeksi. Suuren numeerisen aukon objektiivin kautta fokusoituna tämä säde saa aikaan paikallisen kiteytymisen GST-ohutkalvon pinnalle. Tämän jälkeen selektiivinen märkäsyövytys (TMAH-liuos) poistaa kiteytymättömät alueet säilyttäen samalla kiteytyneet rakenteet muodostaen metapinnan yksiköitä. Ohjaamalla parametreja, kuten laserenergiaa ja pikseliväliä, saavutettiin korkea{10}}tarkka kuviointi rakenteellisilla viivanleveyksillä niinkin alhaisilla kuin 270 nm:llä ja 9 nm:n aukoilla. Kaksois{14}}suorakulmainen GST-superhila osoitti useita logiikkaporttitoimintoja polarisaatio{15}}herätetyssä valossa.
