Die Forschungsgruppe des Forschers Yang Liang am Suzhou Institute for Advanced Study an der University of Science and Technology of China hat eine neue Methode für die Mikro-Nano-Herstellung von Metalloxid-Halbleiterlasern entwickelt, die den Laserdruck von ZnO-Halbleiterstrukturen mit Submikron-Präzision realisiert und kombiniert Mit Metall-Laserdruck verifizierte er erstmals das integrierte Laser-Direktschreiben mikroelektronischer Komponenten und Schaltkreise wie Dioden, Trioden, Memristoren und Verschlüsselungsschaltkreise und erweiterte damit die Anwendungsszenarien der Laser-Mikro-Nano-Bearbeitung auf den Bereich der Mikroelektronik flexible Elektronik, fortschrittliche Sensoren, intelligente MEMS und andere Bereiche haben wichtige Anwendungsaussichten.Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in „Nature Communications“ unter dem Titel „Laser Printed Microelectronics“ veröffentlicht.
Gedruckte Elektronik ist eine aufstrebende Technologie, die Druckmethoden zur Herstellung elektronischer Produkte nutzt.Es erfüllt die Merkmale der Flexibilität und Personalisierung der neuen Generation elektronischer Produkte und wird eine neue technologische Revolution in die Mikroelektronikindustrie bringen.In den letzten 20 Jahren haben Tintenstrahldruck, laserinduzierter Transfer (LIFT) oder andere Drucktechniken große Fortschritte gemacht, um die Herstellung funktioneller organischer und anorganischer mikroelektronischer Geräte ohne die Notwendigkeit einer Reinraumumgebung zu ermöglichen.Die typische Strukturgröße der oben genannten Druckverfahren liegt jedoch normalerweise in der Größenordnung von mehreren zehn Mikrometern und erfordert häufig einen Nachbearbeitungsprozess bei hohen Temperaturen oder ist auf eine Kombination mehrerer Prozesse angewiesen, um die Verarbeitung funktionsfähiger Geräte zu erreichen.Die Laser-Mikro-Nano-Bearbeitungstechnologie nutzt die nichtlineare Wechselwirkung zwischen Laserimpulsen und Materialien und kann komplexe Funktionsstrukturen und die additive Fertigung von Geräten erreichen, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer mit einer Präzision von <100 nm zu erreichen sind.Allerdings handelt es sich bei den meisten aktuellen mittels Lasermikro-Nano hergestellten Strukturen um einzelne Polymermaterialien oder Metallmaterialien.Das Fehlen von Laser-Direktschreibverfahren für Halbleitermaterialien erschwert auch die Ausweitung der Anwendung der Laser-Mikro-Nano-Verarbeitungstechnologie auf den Bereich mikroelektronischer Geräte.
In dieser Dissertation entwickelte der Forscher Yang Liang in Zusammenarbeit mit Forschern in Deutschland und Australien auf innovative Weise den Laserdruck als Drucktechnologie für funktionale elektronische Geräte und realisierte Halbleiter (ZnO) und Leiter (Verbundlaserdruck verschiedener Materialien wie Pt und Ag). (Abbildung 1) und erfordert keinerlei Hochtemperatur-Nachbearbeitungsprozessschritte und die minimale Strukturgröße beträgt <1 µm.Dieser Durchbruch ermöglicht es, das Design und den Druck von Leitern, Halbleitern und sogar das Layout von Isoliermaterialien entsprechend den Funktionen mikroelektronischer Geräte anzupassen, was die Genauigkeit, Flexibilität und Steuerbarkeit des Drucks mikroelektronischer Geräte erheblich verbessert.Auf dieser Grundlage realisierte das Forschungsteam erfolgreich das integrierte Laser-Direktschreiben von Dioden, Memristoren und physikalisch nicht reproduzierbaren Verschlüsselungsschaltungen (Abbildung 2).Diese Technologie ist mit dem herkömmlichen Tintenstrahldruck und anderen Technologien kompatibel und soll voraussichtlich auf den Druck verschiedener P-Typ- und N-Typ-Halbleitermetalloxidmaterialien ausgeweitet werden, wodurch eine systematische neue Methode für die Verarbeitung komplexer, großformatiger, dreidimensionale funktionale mikroelektronische Geräte.
These:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36722-7
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 09.03.2023