Yakın zamanda Weina Han, Akademisyen Jiang Lan ve Pekin Teknoloji Enstitüsü'nden meslektaşları, Advanced Materials dergisinde faz-modüle edilmiş femtosaniye lazer-kırınımlı olmayan ışın litografi teknolojisi öneren bir makale yayınladılar.
Eksenel prizma fazını alevli ızgara fazıyla üst üste bindirerek, femtosaniye lazer, sıkı odaklanmış Gauss ışınlarınınkini on kattan fazla aşan alan derinliğine sahip yarı-Bessel-olmayan kırınımlı ışın halinde yeniden şekillendirilir. Bu, işleme sırasında yeniden odaklanma ihtiyacını azaltır ve odak sapmasını bastırır. Dinamik ışın saptırma kontrolü 7 nanometreye kadar hassasiyet sağlar. Faz-değişim bölgeleri tarafından oluşturulan voksel meta yüzeyinin daha sonra kimyasal olarak işlenmesi, maskesiz-litografiye olanak sağlar.
Bu teknoloji, 9 nanometreye kadar yapısal özelliklere sahip ayarlanabilir bir Ge₂Sb₂Te₅ meta yüzeyi üretmek için kullanıldı. Ayrıca, yüksek-hassas işleme yetenekleri sergileyerek, çok işlevli programlanabilir fotonik mantık cihazlarının üretimini ve kontrolünü mümkün kıldı. Bu yaklaşım, aktif meta yüzeylerin üretilmesi ve kontrol edilmesi için yeni bir paradigma oluşturarak yeni-nesil fotonik cihazların geliştirilmesini ilerletir.
Dielektrik Metayüzey İmalatı için Faz Modülasyonu Yoluyla Femtosaniye Lazer-Kırınılmayan-Işın Litografisi
Dielektrik metayüzey üretimi için faz-modüle edilmiş femtosaniye lazer-kırılmayan- ışın litografisi
Şekil 1 Dielektrik metayüzey üretimi için faz-modüle edilmiş-kırılmayan- ışın litografisi (PNDL).
Şekil 2 Yarı-Bessel-kırıcı olmayan ışın üretiminin kararlılığı.
Şekil 3: Faz-modüle edilmiş-kırıcı olmayan- ışın (PNDL) yönteminin üretim hassasiyeti çalışması.
Şekil 4: Faz-modüle edilmiş-kırıcı olmayan- ışın (PNDL) yöntemini kullanan Ge₂Sb₂Te₅ (GST) meta yüzeylerinin litografisi.
Şekil 5: Çift-GST üst kafes yapılandırmasına sahip metasurface cihazı.
Deney, amorf ve kristal haller arasındaki tersinir faz geçişinden yararlanan faz-değişim malzemesi Ge₂Sb₂Te₅ (GST) üzerinde yoğunlaşıyor. Femtosaniye lazer faz modülasyon teknolojisi kullanılarak metayüzey yapılarının hazırlanması ve kontrolü sağlanır. Eksenel prizma fazı ve kırınımlı ızgara fazının bir uzaysal ışık modülatörü yoluyla üst üste bindirilmesiyle, femtosaniye lazer (515 nm), yarı-Bessel-kırınımlı olmayan bir ışın şeklinde şekillendirilir. Yüksek sayısal açıklık hedefiyle odaklanan bu ışın, GST ince film yüzeyinde lokalize kristalleşmeye neden olur. Daha sonra seçici ıslak aşındırma (TMAH çözeltisi), metayüzey birimleri oluşturarak kristalize yapıları korurken kristalleşmemiş bölgeleri ortadan kaldırır. Lazer enerjisi ve piksel aralığı gibi parametrelerin kontrol edilmesiyle, 270 nm kadar düşük yapısal çizgi genişlikleri ve 9 nm kadar küçük boşluklarla{10}}yüksek hassasiyette desen oluşturma elde edildi. İkili-dikdörtgen GST üst kafesi, polarizasyon-uyarılmış ışık üzerine birden fazla mantık kapısı fonksiyonu gösterdi.
