Лазер вместо фотолитографии снижает затраты на производство ультраповерхностей

Исследователи Московского института электронной техники (Российского государственного исследовательского университета) разработали новую технологию создания компонентов для устройств отображения информации с использованием лазерных импульсов вместо литографии. Это ускорит снижение себестоимости производства дисплеев следующего поколения и ультраповерхностей для различных оптических систем. Результаты опубликованы в новом выпуске Applied Surface Science.
Гиперповерхности — это структуры с периодическими узорами, которые можно использовать для управления электромагнитными и световыми волнами. Исходя из этого, можно использовать диэлектрические и металлические материалы, а также материалы с фазовым переходом. А материалы с фазовым переходом могут изменять фазовое состояние и, следовательно, свойства, зависящие от внешнего излучения.
На основе гиперповерхностей, изготовленных из материала с фазовым переходом GST (соединения системы германий-сурьма-теллур), исследователи разработали новые компактные устройства, способные отображать информацию с помощью световых волн. К ним относятся ультратонкие дисплеи, гарнитуры дополненной и виртуальной реальности и голографические проекторы. Однако процесс наноструктурирования тонкопленочных поверхностей для превращения их в многофункциональные поверхности до сих пор осуществлялся с использованием трудоемкой и дорогостоящей фотолитографии. Необходимое изображение суперповерхности сначала создается на шаблоне (маске), а затем переносится на объект с выбранным разрешением.
С целью удешевления формирования тонкопленочных структур и ускорения процесса Московский институт электроники и технологии совместно с другими научными учреждениями вместо фотолитографии использует лазерные импульсы. По мнению исследователей, с помощью лазерного облучения ультракороткими импульсами упорядоченные наноструктуры на GST можно создавать быстрее и проще. Для формирования упорядоченной поверхности используется предварительно реализованный процесс, при котором предыдущий материал разрушается в присутствии лазера. Главное преимущество решения в том, что импульс запускает самоорганизацию структур на поверхности. В зависимости от интенсивности и количества импульсов могут образовываться 3 различных типа структур, наиболее интересными из которых являются периодически расположенные наносферы одинакового размера. Эти формы трудно сформировать и имеют радиус до 150 нанометров.
Раньше получить их в этих материалах было невозможно без использования дополнительных методик, а теперь для получения наносфер такого же типа не требуется никакого оборудования, кроме лазерного устройства и самой пленки. Эти сферы образуются в результате распада расплавленных нитей. При этом увеличение энергии лазерного излучения вызывает процесс массопереноса, который приводит к превращению цепочек наносфер в периодический рельеф. Описанная выше методика позволяет создавать высокоупорядоченные нанолинзы и оптические нанорешетки, которые предполагается в дальнейшем интегрировать с различными оптическими системами, в том числе с системами отображения информации.