Nedavno su Weina Han, akademik Jiang Lan i kolege sa Pekinškog instituta za tehnologiju objavili rad u časopisu Advanced Materials u kojem predlažu fazno-moduliranu femtosekundnu lasersku ne-tehnologiju litografije sa nedifrakcijskim snopom.
Superponiranjem faze aksijalne prizme sa fazom blistave rešetke, femtosekundni laser se preoblikuje u kvazi-Besselov ne-nedifrakcijski snop sa dubinom polja koja je veća od one usko fokusiranih Gaussovih zraka za više od deset puta. Ovo smanjuje potrebu za ponovnim fokusiranjem tokom obrade i potiskuje pomeranje fokusa. Dinamička kontrola skretanja zraka postiže preciznost do 7 nanometara. Naknadna hemijska obrada metapovršine voksela, formirane od regiona-promjene faze, omogućava litografiju{{7}bez maske.
Ova tehnologija je korištena za proizvodnju podesive Ge₂Sb₂Te₅ metapovršine sa strukturnim karakteristikama do 9 nanometara. Nadalje je omogućio proizvodnju i kontrolu multifunkcionalnih programabilnih fotonskih logičkih uređaja, demonstrirajući visoke-mogućnosti precizne obrade. Ovaj pristup uspostavlja novu paradigmu za proizvodnju i kontrolu aktivnih metapovršina, unapređujući razvoj fotonskih uređaja sljedeće-generacije.
Femtosekundna laserska litografija bez-difrakcije-snopa putem fazne modulacije za izradu dielektričnih metapovršina
Fazna-modulirana femtosekundna laserska litografija bez-difrakcije-snopa za izradu dielektričnih metapovršina
Slika 1. Litografija sa fazno-moduliranom ne-difrakcijom-snopa (PNDL) za izradu dielektričnih metapovršina.
Slika 2 Stabilnost kvazi-Besselove ne-generacije snopa bez difrakcije.
Slika 3: Studija preciznosti izrade metode fazno-moduliranog ne-difrakcionog-snopa (PNDL).
Slika 4: Litografija Ge₂Sb₂Te₅ (GST) metapovršina koristeći fazno-moduliran ne-difrakcioni- snop (PNDL) metodu.
Slika 5: Metasurface uređaj sa dvostrukom-pravougaonom GST supermrežnom konfiguracijom.
Eksperiment se fokusira na materijal-promjenu faze Ge₂Sb₂Te₅ (GST), koristeći njegov reverzibilni fazni prijelaz između amorfnog i kristalnog stanja. Korištenjem tehnologije femtosekundne laserske fazne modulacije postiže se priprema i kontrola metapovršinskih struktura. Superponiranjem faze aksijalne prizme i faze difrakcijske rešetke preko prostornog modulatora svjetlosti, femtosekundni laser (515 nm) se oblikuje u kvazi-Bessel ne-nedifrakcijski snop. Fokusiran kroz objektiv s velikim numeričkim otvorom, ovaj snop inducira lokaliziranu kristalizaciju na površini tankog filma GST. Nakon toga, selektivno vlažno jetkanje (TMAH otopina) uklanja ne-kristalizirane regije uz očuvanje kristaliziranih struktura, formirajući metapovršinske jedinice. Kontrolom parametara kao što su energija lasera i korak piksela, postignuto je visoko{10}}precizno oblikovanje uzoraka sa širinama strukturnih linija od čak 270 nm i prazninama od čak 9 nm. Dvostruka-pravougaona GST superrešetka je demonstrirala višestruke funkcije logičkih kapija nakon polarizacije{15}}pobuđene svjetlosti.
