Forskaren Yang Liangs forskargrupp vid Suzhou Institute for Advanced Study vid University of Science and Technology i Kina utvecklade en ny metod för metalloxid-halvledarlasertillverkning av mikro-nano, som realiserade laserutskrift av ZnO-halvledarstrukturer med submikron precision, och kombinerade det med metalllaserutskrift, för första gången verifierade den integrerade laserdirektskrivningen av mikroelektroniska komponenter och kretsar som dioder, trioder, memristorer och krypteringskretsar, vilket utvidgade tillämpningsscenarierna för lasermikronanobehandling till området mikroelektronik, i flexibel elektronik, avancerade sensorer, Intelligent MEMS och andra områden har viktiga tillämpningsmöjligheter. Forskningsresultaten publicerades nyligen i "Nature Communications" under titeln "Laser Printed Microelectronics".
Tryckt elektronik är en framväxande teknologi som använder tryckmetoder för att tillverka elektroniska produkter. Den uppfyller egenskaperna för flexibilitet och personalisering av den nya generationen av elektroniska produkter, och kommer att tillföra en ny teknisk revolution till mikroelektronikindustrin. Under de senaste 20 åren har bläckstråleutskrift, laserinducerad överföring (LIFT) eller andra trycktekniker gjort stora framsteg för att möjliggöra tillverkning av funktionella organiska och oorganiska mikroelektroniska enheter utan behov av en renrumsmiljö. Den typiska egenskapsstorleken för ovanstående tryckmetoder är emellertid vanligtvis i storleksordningen tiotals mikron, och kräver ofta en högtemperaturefterbearbetningsprocess, eller förlitar sig på en kombination av flera processer för att uppnå bearbetningen av funktionella enheter. Laser mikro-nano processteknik utnyttjar den olinjära interaktionen mellan laserpulser och material, och kan uppnå komplexa funktionella strukturer och additiv tillverkning av enheter som är svåra att uppnå med traditionella metoder med en precision på <100 nm. De flesta av de nuvarande lasermikronanotillverkade strukturerna är emellertid enstaka polymermaterial eller metallmaterial. Bristen på laserdirekta skrivmetoder för halvledarmaterial gör det också svårt att utöka tillämpningen av lasermikro-nanobehandlingsteknologi till området för mikroelektroniska enheter.
I detta examensarbete har forskaren Yang Liang, i samarbete med forskare i Tyskland och Australien, innovativt utvecklat laserutskrift som en utskriftsteknik för funktionella elektroniska enheter, realisering av halvledare (ZnO) och ledare (Kompositlaserutskrift av olika material som Pt och Ag) (Figur 1), och kräver inga högtemperatursteg efter bearbetningsprocess alls, och den minsta funktionsstorleken är <1 µm. Detta genombrott gör det möjligt att anpassa designen och utskriften av ledare, halvledare och till och med layouten av isoleringsmaterial enligt funktionerna hos mikroelektroniska enheter, vilket avsevärt förbättrar noggrannheten, flexibiliteten och kontrollerbarheten för utskrift av mikroelektroniska enheter. På grundval av detta har forskargruppen framgångsrikt realiserat den integrerade laserdirektskrivningen av dioder, memristorer och fysiskt icke-reproducerbara krypteringskretsar (Figur 2). Denna teknik är kompatibel med traditionell bläckstråleutskrift och andra tekniker, och förväntas utvidgas till utskrift av olika P-typ och N-typ halvledarmetalloxidmaterial, vilket ger en systematisk ny metod för bearbetning av komplexa, storskaliga, tredimensionella funktionella mikroelektroniska enheter.
Avhandling:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36722-7
Posttid: 2023-09-09