De onderzoeksgroep van onderzoeker Yang Liang aan het Suzhou Institute for Advanced Study van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China ontwikkelde een nieuwe methode voor de productie van micro-nano-lasers met metaaloxide-halfgeleiders, waarmee het laserprinten van ZnO-halfgeleiderstructuren met submicronprecisie werd gerealiseerd, en gecombineerd Met metaallaserprinten werd voor het eerst het geïntegreerde laserdirect schrijven van micro-elektronische componenten en circuits zoals diodes, triodes, memristors en encryptiecircuits geverifieerd, waardoor de toepassingsscenario's van lasermicro-nanoverwerking werden uitgebreid naar het gebied van de micro-elektronica, in flexibele elektronica, geavanceerde sensoren, intelligente MEMS en andere gebieden hebben belangrijke toepassingsmogelijkheden. De onderzoeksresultaten zijn onlangs gepubliceerd in ‘Nature Communications’ onder de titel ‘Laser Printed Microelectronics’.
Gedrukte elektronica is een opkomende technologie die printmethoden gebruikt om elektronische producten te vervaardigen. Het voldoet aan de kenmerken van flexibiliteit en personalisatie van de nieuwe generatie elektronische producten en zal een nieuwe technologische revolutie in de micro-elektronica-industrie teweegbrengen. In de afgelopen twintig jaar hebben inkjetprinten, laser-geïnduceerde transfer (LIFT) of andere printtechnieken grote vooruitgang geboekt om de fabricage van functionele organische en anorganische micro-elektronische apparaten mogelijk te maken zonder de noodzaak van een cleanroomomgeving. De typische kenmerkgrootte van de bovenstaande printmethoden ligt echter meestal in de orde van tientallen microns, en vereist vaak een nabewerkingsproces bij hoge temperaturen, of is afhankelijk van een combinatie van meerdere processen om de verwerking van functionele apparaten te bereiken. Laser-micro-nanoverwerkingstechnologie maakt gebruik van de niet-lineaire interactie tussen laserpulsen en materialen, en kan complexe functionele structuren en additieve productie van apparaten bereiken die moeilijk te realiseren zijn met traditionele methoden met een nauwkeurigheid van <100 nm. De meeste van de huidige door laser-micro-nano-gefabriceerde structuren zijn echter enkelvoudige polymeermaterialen of metalen materialen. Het gebrek aan directe laserschrijfmethoden voor halfgeleidermaterialen maakt het ook moeilijk om de toepassing van lasermicro-nanoverwerkingstechnologie uit te breiden naar het gebied van micro-elektronische apparaten.
In dit proefschrift heeft onderzoeker Yang Liang, in samenwerking met onderzoekers in Duitsland en Australië, op innovatieve wijze laserprinten ontwikkeld als printtechnologie voor functionele elektronische apparaten, waarbij halfgeleiders (ZnO) en geleiders (samengesteld laserprinten van verschillende materialen zoals Pt en Ag) worden gerealiseerd. (Figuur 1), en vereist helemaal geen nabewerkingsprocesstappen bij hoge temperaturen, en de minimale kenmerkgrootte is <1 µm. Deze doorbraak maakt het mogelijk om het ontwerp en het printen van geleiders, halfgeleiders en zelfs de lay-out van isolatiematerialen aan te passen aan de functies van micro-elektronische apparaten, wat de nauwkeurigheid, flexibiliteit en beheersbaarheid van het printen van micro-elektronische apparaten aanzienlijk verbetert. Op basis hiervan heeft het onderzoeksteam met succes het geïntegreerde laserdirecte schrijven van diodes, memristors en fysiek niet-reproduceerbare encryptiecircuits gerealiseerd (Figuur 2). Deze technologie is compatibel met traditioneel inkjetprinten en andere technologieën, en zal naar verwachting worden uitgebreid naar het printen van diverse P-type en N-type halfgeleider metaaloxidematerialen, waardoor een systematische nieuwe methode ontstaat voor de verwerking van complexe, grootschalige, driedimensionale functionele micro-elektronische apparaten.
Stelling:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36722-7
Posttijd: 09-mrt-2023