Laser valolitografian sijaan vähentää ultrapinnan tuotantokustannuksia

Venäjän valtion tutkimusyliopiston Moskovan elektroniikkatekniikan instituutin tutkijat ovat kehittäneet uuden teknologian tietojen näyttölaitteiden komponenttien luomiseen käyttämällä laserpulsseja litografian sijaan. Tämä nopeuttaa seuraavan sukupolven näyttöjen ja erilaisten optisten järjestelmien ultrapintojen tuotantokustannusten alenemista. Tulokset on julkaistu Applied Surface Science -lehden uudessa numerossa.
Hyperpinnat ovat jaksollisia kuvioita sisältäviä rakenteita, joita voidaan käyttää sähkömagneettisten ja valoaaltojen ohjaamiseen. Tällä perusteella voidaan käyttää dielektrisiä ja metallisia materiaaleja sekä faasinmuutosmateriaaleja. Ja vaiheenmuutosmateriaalit voivat muuttaa vaihetilaa ja siten ulkoisesta säteilystä riippuvia ominaisuuksia.
Faasimuutosmateriaalista GST (germanium-antimoni-telluuri-järjestelmän yhdisteet) tehtyjen hyperpintojen perusteella tutkijat ovat kehittäneet uusia kompakteja laitteita, jotka pystyvät näyttämään tietoa valoaaltojen avulla. Näitä ovat erittäin ohuet näytöt, lisätyn ja virtuaalisen todellisuuden kuulokkeet sekä holografiset projektorit. Kuitenkin prosessi ohutkalvopintojen nanostrukturoimiseksi niiden muuntamiseksi monikäyttöisiksi pinnoiksi on toistaiseksi toteutettu työvoimavaltaisella ja kalliilla fotolitografialla. Tarvittava superpintakuva luodaan ensin mallipohjalle (maskiin) ja siirretään sitten objektiin valitulla resoluutiolla.
Ohutkalvorakenteen muodostuksen kustannusten alentamiseksi ja prosessin nopeuttamiseksi Moskovan elektroniikka- ja teknologiainstituutti käyttää yhdessä muiden tieteellisten laitosten kanssa laserpulsseja fotolitografian sijaan. Tutkijoiden mukaan ultralyhyiden pulssien lasersäteilytyksen avulla GST:lle voidaan luoda järjestettyjä nanorakenteita nopeammin ja helpommin. Järjestetyn pinnan muodostamiseksi hyödynnetään ennalta toteutettua prosessia, jossa edellinen materiaali tuhotaan laserin läsnäollessa. Ratkaisun tärkein etu on, että pulssi laukaisee pinnalla olevien rakenteiden itseorganisoitumisen. Pulssien intensiteetistä ja lukumäärästä riippuen voidaan muodostaa 3 erityyppistä rakennetta, joista mielenkiintoisimpia ovat jaksoittain järjestetyt samankokoiset nanopallot. Näitä muotoja on vaikea muodostaa, ja niiden säde on jopa 150 nanometriä.
Aikaisemmin niitä oli mahdotonta saada näistä materiaaleista ilman lisätekniikoita, mutta nyt saman tyylisten nanopallojen saamiseksi ei tarvita laitteita, paitsi laserlaite ja itse kalvo. Nämä pallot syntyvät sulaneiden filamenttien hajoamisen seurauksena. Tässä tapauksessa lasersäteilyn energian kasvu aiheuttaa massansiirtoprosessin, joka johtaa nanopalloketjujen muuttumiseen jaksoittaiseksi helpotukseksi. Yllä oleva tekniikka mahdollistaa erittäin järjestetyn nanolinssien ja optisten nanohilien luomisen, joita odotetaan edelleen integroitavan erilaisiin optisiin järjestelmiin, mukaan lukien tiedon näyttöjärjestelmät.