Il laser anziché la fotolitografia riduce i costi di produzione di ultra-superficie

I ricercatori dell'Istituto di tecnologia elettronica di Mosca, un'università di ricerca statale russa, hanno sviluppato una nuova tecnologia per la creazione di componenti per dispositivi di visualizzazione delle informazioni utilizzando impulsi laser invece della litografia. Ciò accelererà la riduzione dei costi di produzione per i display e le ultra-superfici di prossima generazione per vari sistemi ottici. I risultati sono pubblicati nel nuovo numero di Applied Surface Science.
Le ipersuperfici sono strutture con schemi periodici che possono essere utilizzate per controllare le onde elettromagnetiche e luminose. Su questa base possono essere utilizzati materiali dielettrici e metallici nonché materiali a cambiamento di fase. E i materiali a cambiamento di fase possono cambiare lo stato di fase e quindi le proprietà che dipendono dalla radiazione esterna.
Sulla base di ipersuperfici realizzate con il materiale a cambiamento di fase GST (composti del sistema germanio-antimonio-tellurio), i ricercatori hanno sviluppato nuovi dispositivi compatti in grado di visualizzare informazioni con l'ausilio di onde luminose. Questi includono display ultrasottili, visori per realtà aumentata e virtuale e proiettori olografici. Tuttavia, il processo di nanostrutturazione delle superfici a film sottile per trasformarle in superfici multifunzionali è stato finora eseguito utilizzando la fotolitografia, laboriosa e costosa. L'immagine della superficie necessaria viene prima creata su un modello (maschera) e quindi trasferita all'oggetto con una risoluzione selezionata.
Per ridurre il costo della formazione della struttura a film sottile e per accelerare il processo, l'Istituto di elettronica e tecnologia di Mosca, insieme ad altre istituzioni scientifiche, utilizza impulsi laser invece della fotolitografia. Secondo i ricercatori, con l'aiuto dell'irradiazione laser in impulsi ultracorti, le nanostrutture ordinate possono essere create su GST più velocemente e più facilmente. Per formare una superficie ordinata, viene utilizzato un processo pre-implementato, in cui il materiale precedente viene distrutto in presenza del laser. Il vantaggio principale della soluzione è che l'impulso innesca l'auto-organizzazione delle strutture sulla superficie. A seconda dell'intensità e del numero di impulsi, si possono formare 3 diversi tipi di strutture, le più intriganti delle quali sono nanosfere disposte periodicamente della stessa dimensione. Queste forme sono difficili da formare e hanno un raggio fino a 150 nanometri.
In precedenza era impossibile ottenerli in questi materiali senza l'uso di tecniche aggiuntive, ma ora non è necessaria alcuna attrezzatura per ottenere nanosfere dello stesso stile, ad eccezione del dispositivo laser e del film stesso. Queste sfere sono prodotte come risultato del decadimento dei filamenti fusi. In questo caso, l'aumento dell'energia dell'irradiazione laser provoca un processo di trasferimento di massa, che porta alla trasformazione delle catene di nanosfere in rilievi periodici. La tecnica di cui sopra consente di creare nanolenti e nanoreticoli ottici altamente ordinati, che dovrebbero essere ulteriormente integrati con vari sistemi ottici, compresi i sistemi di visualizzazione delle informazioni.