최근 Weina Han, 학자 Jiang Lan 및 베이징 공과대학 동료들은 Advanced Materials에 위상 변조 펨토초 레이저 비-회절 빔 리소그래피 기술을 제안하는 논문을 발표했습니다.
블레이즈 격자 위상과 축 프리즘 위상을 중첩함으로써 펨토초 레이저는 조밀하게 초점을 맞춘 가우스 빔의 심도를 10배 이상 초과하는 피사계 심도를 갖는 준-베셀 비-회절 빔으로 재구성됩니다. 이는 처리 중에 초점을 다시 맞출 필요성을 줄이고 초점 드리프트를 억제합니다. 동적 빔 편향 제어는 7나노미터까지의 정밀도를 달성합니다. 상-변화 영역에 의해 형성된 복셀 메타표면의 후속 화학적 처리를 통해 마스크가 없는-리소그래피가 가능합니다.
이 기술은 최소 9나노미터의 구조적 특징을 지닌 조정 가능한 Ge2Sb2Te₅ 메타표면을 제작하는 데 사용되었습니다. 이는 또한 다기능 프로그래밍 가능 광자 논리 장치의 제조 및 제어를 가능하게 하여 고정밀 처리 기능을 보여주었습니다.- 이 접근 방식은 활성 메타표면을 제작하고 제어하기 위한 새로운 패러다임을 확립하여 차세대 광자 장치 개발을 발전시킵니다.-
유전체 메타표면 제작을 위한 위상 변조를 통한 펨토초 레이저 비-회절-빔 리소그래피
유전체 메타표면 제조를 위한 위상-변조 펨토초 레이저 비{1}}회절-빔 리소그래피
그림 1 유전체 메타표면 제조를 위한 위상{1}}변조 비{2}}회절{3}}빔 리소그래피(PNDL).
그림 2 준-베셀 비-회절빔 생성의 안정성.
그림 3: 위상-변조 비-회절-빔(PNDL) 방법에 대한 제작 정밀도 연구.
그림 4: 위상-변조 비-회절-빔(PNDL) 방법을 사용한 Ge₂Sb₂Te₅(GST) 메타표면의 리소그래피.
그림 5: 이중-직사각형 GST 초격자 구성을 갖춘 Metasurface 장치.
실험은 비정질 상태와 결정질 상태 사이의 가역적 상전이를 활용하는 상-변화 물질 Ge₂Sb₂Te₅(GST)에 중점을 두고 있습니다. 펨토초 레이저 위상 변조 기술을 사용하여 메타표면 구조의 준비 및 제어가 달성됩니다. 공간 광 변조기를 통해 축 프리즘 위상과 회절 격자 위상을 중첩함으로써 펨토초 레이저(515nm)가 준-베셀 비-회절 빔으로 형성됩니다. 높은 개구수 대물렌즈를 통해 초점이 맞춰진 이 빔은 GST 박막 표면에 국부적인 결정화를 유도합니다. 그 후, 선택적 습식 에칭(TMAH 용액)은 결정화된 구조를 보존하면서 비-결정화된 영역을 제거하여 메타표면 단위를 형성합니다. 레이저 에너지 및 픽셀 피치와 같은 매개변수를 제어함으로써{10}}구조적 선 폭이 270nm에 불과하고 간격이 9nm에 불과한 고정밀 패터닝이 달성되었습니다. 이중-직사각형 GST 초격자는 편광 여기광에 따라 여러 논리 게이트 기능을 보여주었습니다.
