Nedávno Weina Han, akademik Jiang Lan a kolegovia z Pekinského technologického inštitútu uverejnili v časopise Advanced Materials článok, v ktorom navrhujú fázovo -modulovanú femtosekundovú laserovú ne-difrakčnú technológiu litografie lúčom.
Prekrytím fázy axiálneho hranola s fázou mriežkovej mriežky sa femtosekundový laser pretvaruje na kvázi{0}}Besselov ne-difrakčný lúč s hĺbkou ostrosti prevyšujúcou hĺbku tesne zaostrených Gaussových lúčov viac ako desaťnásobne. To znižuje potrebu preostrovania počas spracovania a potláča posun ohniska. Dynamické ovládanie vychýlenia lúča dosahuje presnosť až do 7 nanometrov. Následné chemické spracovanie metapovrchu voxelu, tvoreného oblasťami-fázovej zmeny, umožňuje litografiu-bez masky.
Táto technológia bola použitá na výrobu laditeľného metapovrchu Ge₂Sb₂Te₅ so štrukturálnymi vlastnosťami až do 9 nanometrov. Ďalej umožnila výrobu a riadenie multifunkčných programovateľných fotonických logických zariadení a demonštrovala tak vysoko presné{2}}možnosti spracovania. Tento prístup vytvára novú paradigmu na výrobu a riadenie aktívnych metapovrchov, čím napreduje vo vývoji -fotonických zariadení ďalšej generácie.
Femtosekundová laserová nedifrakčná-litografia lúča prostredníctvom fázovej modulácie pre dielektrickú metapovrchovú výrobu
Fázová -modulovaná femtosekundová laserová ne-difrakčná-litografia lúča na výrobu dielektrických metapovrchov
Obrázok 1 Fázová -modulovaná ne-difrakčná{3}} lúčová litografia (PNDL) na výrobu dielektrických metapovrchov.
Obrázok 2 Stabilita generovania kvázi-Besselovho ne-difrakčného lúča.
Obrázok 3: Štúdia presnosti výroby metódy fázovo -modulovaného ne-difrakčného- lúča (PNDL).
Obrázok 4: Litografia metapovrchov Ge₂Sb₂Te₅ (GST) pomocou metódy fázovo -modulovaného ne-difrakčného- lúča (PNDL).
Obrázok 5: Zariadenie Metasurface s konfiguráciou dvojitej-obdĺžnikovej supermriežky GST.
Experiment sa sústreďuje na materiál s fázovou -zmenou Ge₂Sb₂Te₅ (GST), ktorý využíva jeho reverzibilný fázový prechod medzi amorfným a kryštalickým stavom. Pomocou technológie fázovej modulácie femtosekundového lasera sa dosiahne príprava a kontrola metapovrchových štruktúr. Superponovaním fázy axiálneho hranola a fázy difrakčnej mriežky prostredníctvom modulátora priestorového svetla sa femtosekundový laser (515 nm) vytvaruje do kvázi-Besselovho ne-difrakčného lúča. Tento lúč, zaostrený cez objektív s vysokou numerickou apertúrou, vyvoláva lokalizovanú kryštalizáciu na povrchu tenkého filmu GST. Následne selektívne mokré leptanie (roztok TMAH) odstraňuje ne-kryštalizované oblasti, pričom zachováva kryštalizované štruktúry a vytvára metapovrchové jednotky. Riadením parametrov, ako je energia lasera a rozstup pixelov, sa dosiahlo veľmi{10}}precízne vzorovanie so štrukturálnymi čiarami so šírkou len 270 nm a medzerami s veľkosťou len 9 nm. Dvojitá-obdĺžniková supermriežka GST demonštrovala viaceré funkcie logického hradla pri polarizácii-excitovaného svetla.
