Di recente, Weina Han, l'accademico Jiang Lan e colleghi del Beijing Institute of Technology hanno pubblicato un articolo su Advanced Materials proponendo una tecnologia litografica a fascio non diffrattivo con laser a femtosecondi modulato in fase-.
Sovrapponendo la fase del prisma assiale con la fase del reticolo fiammeggiante, il laser a femtosecondi viene rimodellato in un raggio quasi-Bessel non-diffrattivo con una profondità di campo che supera di oltre dieci volte quella dei raggi gaussiani strettamente focalizzati. Ciò riduce la necessità di rimettere a fuoco durante l'elaborazione ed elimina la deriva focale. Il controllo dinamico della deflessione del raggio raggiunge una precisione fino a 7 nanometri. La successiva elaborazione chimica della metasuperficie del voxel, formata da regioni a cambiamento di fase-, consente la litografia senza maschera-.
Questa tecnologia è stata utilizzata per fabbricare una metasuperficie Ge₂Sb₂Te₅ sintonizzabile con caratteristiche strutturali fino a 9 nanometri. Ha inoltre consentito la fabbricazione e il controllo di dispositivi logici fotonici programmabili multifunzionali, dimostrando capacità di elaborazione ad alta-precisione. Questo approccio stabilisce un nuovo paradigma per la fabbricazione e il controllo delle metasuperfici attive, favorendo lo sviluppo di dispositivi fotonici di prossima-generazione.
Litografia a fascio non-diffrattante-con laser a femtosecondi tramite modulazione di fase per la fabbricazione di metasuperfici dielettriche
Litografia a fascio non-diffrattore-con laser a femtosecondi modulato di fase per la fabbricazione di metasuperfici dielettriche
Figura 1 Litografia a fascio-modulato non-diffrattante-di fase (PNDL) per la fabbricazione di metasuperfici dielettriche.
Figura 2 Stabilità della generazione di raggi quasi-Bessel non-diffranti.
Figura 3: Studio sulla precisione di fabbricazione del metodo del fascio-modulato non-diffratto-di fase (PNDL).
Figura 4: Litografia delle metasuperfici Ge₂Sb₂Te₅ (GST) utilizzando il metodo del fascio-modulato non-diffrattonte-di fase (PNDL).
Figura 5: dispositivo Metasurface con una configurazione di superreticolo GST doppio-rettangolare.
L'esperimento è incentrato sul materiale a cambiamento di fase-Ge₂Sb₂Te₅ (GST), sfruttando la sua transizione di fase reversibile tra lo stato amorfo e quello cristallino. Utilizzando la tecnologia di modulazione di fase del laser a femtosecondi, si ottengono la preparazione e il controllo delle strutture della metasuperficie. Sovrapponendo la fase del prisma assiale e la fase del reticolo diffrattivo tramite un modulatore di luce spaziale, il laser a femtosecondi (515 nm) viene modellato in un raggio quasi-Bessel non-diffrattivo. Focalizzato attraverso un obiettivo ad alta apertura numerica, questo raggio induce cristallizzazione localizzata sulla superficie del film sottile GST. Successivamente, l'attacco selettivo a umido (soluzione TMAH) rimuove le regioni non-cristallizzate preservando le strutture cristallizzate, formando unità di metasuperficie. Controllando parametri come l'energia del laser e il passo dei pixel, è stato ottenuto un pattern ad alta-precisione con larghezze di linea strutturali fino a 270 nm e spazi piccoli fino a 9 nm. Il doppio-superreticolo rettangolare GST ha dimostrato molteplici funzioni di porta logica in seguito alla polarizzazione-della luce eccitata.
