Tutkija Yang Liangin tutkimusryhmä Kiinan tiede- ja teknologiayliopiston Suzhou Institute for Advanced Study -instituutissa kehitti uuden menetelmän metallioksidipuolijohdelaser-mikronanovalmistukseen, joka toteutti ZnO-puolijohderakenteiden lasertulostuksen submikronin tarkkuudella ja yhdistettiin. se varmisti ensimmäistä kertaa mikroelektronisten komponenttien ja piirien, kuten diodien, triodien, memristoreiden ja salauspiirien, integroidun lasersuorakirjoituksen, mikä ulotti lasermikronanoprosessoinnin sovellusskenaariot mikroelektroniikan alalle. joustava elektroniikka, kehittyneet anturit, älykäs MEMS ja muilla aloilla on tärkeitä sovellusmahdollisuuksia.Tutkimustulokset julkaistiin äskettäin "Nature Communications" -lehdessä otsikolla "Laser Printed Microelectronics".
Painettu elektroniikka on nouseva teknologia, joka käyttää painomenetelmiä elektronisten tuotteiden valmistukseen.Se täyttää uuden sukupolven elektroniikkatuotteiden joustavuuden ja personoinnin ominaisuudet ja tuo uuden teknologisen vallankumouksen mikroelektroniikkateollisuuteen.Viimeisten 20 vuoden aikana mustesuihkutulostus, laserinduced transfer (LIFT) tai muut tulostustekniikat ovat ottaneet suuria harppauksia mahdollistaakseen toiminnallisten orgaanisten ja epäorgaanisten mikroelektronisten laitteiden valmistuksen ilman puhdastilaympäristön tarvetta.Yllä olevien painomenetelmien tyypillinen piirrekoko on kuitenkin yleensä kymmenien mikrometrien luokkaa, ja se vaatii usein korkean lämpötilan jälkikäsittelyprosessin tai se perustuu useiden prosessien yhdistelmään toiminnallisten laitteiden käsittelyn saavuttamiseksi.Lasermikro-nanoprosessointiteknologia hyödyntää laserpulssien ja materiaalien epälineaarista vuorovaikutusta ja voi saavuttaa monimutkaisia toiminnallisia rakenteita ja additiivinen valmistus laitteita, joita on vaikea saavuttaa perinteisillä menetelmillä <100 nm:n tarkkuudella.Suurin osa nykyisistä lasermikronano-valmisteisista rakenteista on kuitenkin yksittäisiä polymeerimateriaaleja tai metallimateriaaleja.Lasersuorien kirjoitusmenetelmien puute puolijohdemateriaaleille vaikeuttaa myös lasermikronanoprosessointiteknologian soveltamisen laajentamista mikroelektroniikan alalle.
Tässä opinnäytetyössä tutkija Yang Liang kehitti yhteistyössä Saksan ja Australian tutkijoiden kanssa innovatiivisesti lasertulostusta tulostustekniikaksi toiminnallisiin elektronisiin laitteisiin, toteuttaen puolijohteen (ZnO) ja johteen (erilaisten materiaalien, kuten Pt ja Ag, komposiittilasertulostus) (Kuva 1), eikä se vaadi lainkaan korkean lämpötilan jälkikäsittelyprosessin vaiheita, ja ominaisuuden vähimmäiskoko on <1 µm.Tämä läpimurto mahdollistaa johtimien, puolijohteiden suunnittelun ja tulostuksen sekä jopa eristemateriaalien asettelun mukauttamisen mikroelektronisten laitteiden toimintojen mukaan, mikä parantaa huomattavasti mikroelektroniikan tulostuksen tarkkuutta, joustavuutta ja ohjattavuutta.Tältä pohjalta tutkimusryhmä toteutti onnistuneesti integroidun lasersuorakirjoituksen diodeista, memristoreista ja fyysisesti ei-toistettavista salauspiireistä (kuva 2).Tämä tekniikka on yhteensopiva perinteisen mustesuihkutulostuksen ja muiden tekniikoiden kanssa, ja sen odotetaan laajennettavan erilaisten P- ja N-tyyppisten puolijohdemetallioksidimateriaalien painamiseen, mikä tarjoaa systemaattisen uuden menetelmän monimutkaisten, laajamittaisten, kolmiulotteiset toiminnalliset mikroelektroniset laitteet.
Väitöskirja:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36722-7
Postitusaika: 09.03.2023