Nyligen publicerade Weina Han, akademiker Jiang Lan och kollegor från Beijing Institute of Technology en artikel i Advanced Materials där de föreslog en fas-modulerad femtosekundlaser-icke-diffraktiv strållitografiteknik.
Genom att överlagra axiell prismafas med flammande gitterfas omformas femtosekundlasern till en kvasi-Bessel icke-diffraktiv stråle med ett skärpedjup som överstiger det för tätt fokuserade gaussiska strålar med mer än tio gånger. Detta minskar behovet av omfokusering under bearbetning och undertrycker fokaldrift. Dynamisk strålavböjningskontroll uppnår precision ner till 7 nanometer. Efterföljande kemisk bearbetning av voxel-metaytan, bildad av fas-förändringsregioner, möjliggör mask-fri litografi.
Denna teknik användes för att tillverka en avstämbar Ge₂Sb₂Te₅-metayta med strukturella egenskaper ner till 9 nanometer. Det möjliggjorde vidare tillverkning och kontroll av multifunktionella programmerbara fotoniska logiska enheter, vilket demonstrerade hög-bearbetningskapacitet. Detta tillvägagångssätt etablerar ett nytt paradigm för att tillverka och kontrollera aktiva metasytor, vilket främjar utvecklingen av nästa-generations fotoniska enheter.
Femtosekundlaser icke-diffraktions-strålelitografi via fasmodulering för dielektrisk metasytetillverkning
Fas-modulerad femtosekundlaser-icke-diffraktions-strålelitografi för dielektrisk metasyttillverkning
Figur 1 Fas-modulerad icke-diffraktions-strålelitografi (PNDL) för dielektrisk metasyttillverkning.
Figur 2 Stabilitet för generering av kvasi-Bessel icke-diffraktionsstråle.
Figur 3: Tillverkningsprecisionsstudie av den fas-modulerade icke-diffraktions-metoden (PNDL).
Figur 4: Litografi av Ge₂Sb₂Te₅ (GST) metasytor med användning av den fas-modulerade icke-diffraktions-strålemetoden (PNDL).
Figur 5: Metasurface-enhet med en dubbel-rektangulär GST-supergitterkonfiguration.
Experimentet fokuserar på fas-förändringsmaterialet Ge₂Sb₂Te₅ (GST), som utnyttjar dess reversibla fasövergång mellan amorfa och kristallina tillstånd. Med hjälp av femtosekundlaserfasmoduleringsteknik uppnås förberedelse och kontroll av metasytstrukturer. Genom att överlagra axiell prismafas och diffraktiv gitterfas via en rumslig ljusmodulator formas femtosekundlasern (515 nm) till en kvasi-Bessel icke-diffraktiv stråle. Fokuserad genom ett objektiv med hög numerisk bländare, inducerar denna stråle lokal kristallisation på GST-tunnfilmsytan. Därefter tar selektiv våtetsning (TMAH-lösning) bort icke-kristalliserade områden samtidigt som de bevarar kristalliserade strukturer och bildar metasytor. Genom att kontrollera parametrar som laserenergi och pixelstigning uppnåddes hög{10}}precisionsmönster med strukturella linjebredder så låga som 270 nm och gap så små som 9 nm. Det dubbla-rektangulära GST-supergittret demonstrerade flera logiska grindfunktioner vid polarisation-exciterat ljus.
