Недавно Вейна Хан, академик Цзян Лань и коллеги из Пекинского технологического института опубликовали в журнале Advanced Materials статью, в которой предлагается технология фазово-модулированной фемтосекундной лазерной не-недифракционной лучевой литографии.
Путем наложения фазы осевой призмы на фазу сверкающей решетки фемтосекундный лазер преобразуется в квази-бесселевский не-дифракционный луч с глубиной резкости, превышающей глубину резкости плотно сфокусированных гауссовских лучей более чем в десять раз. Это уменьшает необходимость перефокусировки во время обработки и подавляет дрейф фокуса. Динамический контроль отклонения луча обеспечивает точность до 7 нанометров. Последующая химическая обработка метаповерхности вокселей, образованной областями фазового-изменения, обеспечивает возможность литографии-без масок.
Эта технология была использована для изготовления перестраиваемой метаповерхности Ge₂Sb₂Te₅ со структурными особенностями до 9 нанометров. Кроме того, это позволило создавать и контролировать многофункциональные программируемые фотонно-логические устройства, демонстрируя возможности высокоточной обработки. Этот подход устанавливает новую парадигму изготовления и управления активными метаповерхностями, продвигая разработку фотонных устройств следующего-поколения.
Фемтосекундная лазерная не-дифрагирующая-лучевая литография с использованием фазовой модуляции для изготовления диэлектрических метаповерхностей
Фазомодулированная фемтосекундная лазерная не-дифракционная-лучевая литография для изготовления диэлектрических метаповерхностей
Рисунок 1. Фазовая -модулированная не-дифракционная-лучевая литография (PNDL) для изготовления диэлектрических метаповерхностей.
Рисунок 2. Стабильность генерации квази-бесселевского не-дифракционного пучка.
Рисунок 3. Исследование точности изготовления методом фазового -модулированного не-дифракционного- луча (PNDL).
Рисунок 4. Литография метаповерхностей Ge₂Sb₂Te₅ (GST) с использованием метода фазового -модулированного не-дифрагирующего- луча (PNDL).
Рис. 5. Устройство Metasurface с конфигурацией двойной-прямоугольной сверхрешетки GST.
Эксперимент сосредоточен на фазовом -изменении материала Ge₂Sb₂Te₅ (GST), используя его обратимый фазовый переход между аморфным и кристаллическим состояниями. С помощью технологии фазовой модуляции фемтосекундного лазера достигается подготовка и контроль метаповерхностных структур. Путем наложения фазы осевой призмы и фазы дифракционной решетки с помощью пространственного модулятора света фемтосекундный лазер (515 нм) формируется в квази-бесселевский не-дифракционный луч. Сфокусированный через объектив с высокой числовой апертурой, этот луч вызывает локализованную кристаллизацию на поверхности тонкой пленки GST. Впоследствии селективное влажное травление (раствор ТМАГ) удаляет не-кристаллизованные области, сохраняя при этом кристаллические структуры, образуя единицы метаповерхности. Путем управления такими параметрами, как энергия лазера и шаг пикселя, удалось добиться высокоточного-рисунка с шириной структурных линий всего 270 нм и зазорами всего 9 нм. Двойная-прямоугольная сверхрешетка GST продемонстрировала несколько функций логических элементов при поляризационном-возбуждении света.
