Nylig publiserte Weina Han, akademiker Jiang Lan og kolleger fra Beijing Institute of Technology en artikkel i Advanced Materials som foreslår en fase-modulert femtosekund laser-ikke-diffraktiv strålelitografiteknologi.
Ved å overlappe aksial prismefase med flammet gitterfase, omformes femtosekundlaseren til en kvasi-Bessel ikke-diffraktiv stråle med en dybdeskarphet som overstiger den for tett fokuserte gaussiske stråler med mer enn tidoblet. Dette reduserer behovet for refokusering under prosessering og undertrykker fokaldrift. Dynamisk stråleavbøyningskontroll oppnår presisjon ned til 7 nanometer. Påfølgende kjemisk prosessering av voxel-metaoverflaten, dannet av fase-endringsregioner, muliggjør maske-fri litografi.
Denne teknologien ble brukt til å fremstille en avstembar Ge₂Sb₂Te₅-metaoverflate med strukturelle egenskaper ned til 9 nanometer. Det muliggjorde videre produksjon og kontroll av multifunksjonelle programmerbare fotoniske logiske enheter, og demonstrerte høy-behandlingsevner. Denne tilnærmingen etablerer et nytt paradigme for å produsere og kontrollere aktive metasurfaces, og fremme utviklingen av neste generasjons fotoniske enheter.
Femtosekund laser ikke-diffrakterende-strålelitografi via fasemodulering for dielektrisk metasurface-fabrikasjon
Fase-modulert femtosekund laser ikke-diffrakterende-strålelitografi for dielektrisk metasurface-fabrikasjon
Figur 1 Fase-modulert ikke-diffraksjons-strålelitografi (PNDL) for dielektrisk metasurface-fabrikasjon.
Figur 2 Stabilitet av kvasi-Bessel ikke-diffraksjonsstrålegenerering.
Figur 3: Fabrikasjonspresisjonsstudie av metoden med fase-modulert ikke-diffraksjon-stråle (PNDL).
Figur 4: Litografi av Ge₂Sb₂Te₅ (GST) metaoverflater ved bruk av fase-modulert ikke-diffraksjons-stråle (PNDL) metode.
Figur 5: Metasurface-enhet med en dobbel-rektangulær GST-supergitterkonfigurasjon.
Eksperimentet fokuserer på fase-materialet Ge₂Sb₂Te₅ (GST), og utnytter dets reversible faseovergang mellom amorfe og krystallinske tilstander. Ved å bruke femtosekund laserfasemodulasjonsteknologi oppnås forberedelse og kontroll av metasurfacestrukturer. Ved å overlappe aksial prismefase og diffraktiv gitterfase via en romlig lysmodulator, formes femtosekundlaseren (515 nm) til en kvasi-Bessel ikke-diffraktiv stråle. Fokusert gjennom et objektiv med høy numerisk blenderåpning, induserer denne strålen lokalisert krystallisering på GST-tynnfilmoverflaten. Deretter fjerner selektiv våtetsing (TMAH-løsning) ikke-krystalliserte områder mens krystalliserte strukturer bevares, og danner metaoverflateenheter. Ved å kontrollere parametere som laserenergi og pikselstigning, ble{10}}høypresisjonsmønster med strukturelle linjebredder så lave som 270 nm og gap så små som 9 nm oppnådd. Det doble-rektangulære GST-supergitteret demonstrerte flere logiske portfunksjoner ved polarisering-eksitert lys.
