קבוצת המחקר של החוקרת יאנג ליאנג במכון סוז'ו למחקר מתקדם באוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין פיתחה שיטה חדשה לייצור מיקרו-ננו לייזר מוליכים למחצה מתכת תחמוצת למחצה, אשר מימשה את הדפסת הלייזר של מבני מוליכים למחצה ZnO בדיוק תת-מיקרון, ושילבה זה עם הדפסת לייזר מתכת, אימתה לראשונה את הכתיבה הישירה בלייזר המשולבת של רכיבים ומעגלים מיקרו-אלקטרוניים כגון דיודות, טריודות, ממריסטורים ומעגלי הצפנה, ובכך הרחיבה את תרחישי היישום של עיבוד מיקרו-ננו בלייזר לתחום המיקרו-אלקטרוניקה, ב. לאלקטרוניקה גמישה, חיישנים מתקדמים, MEMS Intelligent ותחומים אחרים יש סיכויי יישום חשובים.תוצאות המחקר פורסמו לאחרונה ב-"Nature Communications" תחת הכותרת "Laser Printed Microelectronics".
אלקטרוניקה מודפסת היא טכנולוגיה מתפתחת המשתמשת בשיטות הדפסה לייצור מוצרים אלקטרוניים.הוא עונה על המאפיינים של גמישות והתאמה אישית של הדור החדש של מוצרי אלקטרוניקה, ויביא מהפכה טכנולוגית חדשה לתעשיית המיקרו-אלקטרוניקה.במהלך 20 השנים האחרונות, הדפסת הזרקת דיו, העברת לייזר (LIFT) או טכניקות הדפסה אחרות עשו צעדים גדולים כדי לאפשר ייצור של מכשירים מיקרואלקטרוניים אורגניים ואנאורגניים פונקציונליים ללא צורך בסביבת חדר נקי.עם זאת, גודל התכונה הטיפוסי של שיטות ההדפסה הנ"ל הוא בדרך כלל בסדר גודל של עשרות מיקרון, ולעתים קרובות דורש תהליך שלאחר עיבוד בטמפרטורה גבוהה, או מסתמך על שילוב של מספר תהליכים כדי להשיג עיבוד של התקנים פונקציונליים.טכנולוגיית עיבוד מיקרו-ננו בלייזר משתמשת באינטראקציה הלא ליניארית בין פעימות לייזר וחומרים, ויכולה להשיג מבנים פונקציונליים מורכבים וייצור תוסף של מכשירים שקשה להשיג בשיטות מסורתיות עם דיוק של <100 ננומטר.עם זאת, רוב מבני הלייזר הנוכחיים שיוצרו במיקרו-ננו הם חומרים פולימריים בודדים או חומרי מתכת.היעדר שיטות כתיבה ישירה בלייזר לחומרים מוליכים למחצה גם מקשה על הרחבת היישום של טכנולוגיית עיבוד מיקרו-ננו בלייזר לתחום המכשירים המיקרו-אלקטרוניים.
בתזה זו, החוקר יאנג ליאנג, בשיתוף עם חוקרים בגרמניה ואוסטרליה, פיתח באופן חדשני הדפסת לייזר כטכנולוגיית הדפסה למכשירים אלקטרוניים פונקציונליים, מימוש מוליכים למחצה (ZnO) ומוליכים (הדפסת לייזר מרוכבת של חומרים שונים כגון Pt ו-Ag) (איור 1), ואינו דורש כלל שלבי תהליך שלאחר עיבוד בטמפרטורה גבוהה, וגודל התכונה המינימלי הוא <1 מיקרומטר.פריצת דרך זו מאפשרת להתאים אישית את העיצוב וההדפסה של מוליכים, מוליכים למחצה, ואפילו פריסת חומרי בידוד בהתאם לפונקציות של מכשירים מיקרו-אלקטרוניים, מה שמשפר מאוד את הדיוק, הגמישות והשליטה של הדפסת מכשירים מיקרו-אלקטרוניים.על בסיס זה, צוות המחקר הבין בהצלחה את הכתיבה הישירה בלייזר המשולבת של דיודות, ממריסטורים ומעגלי הצפנה בלתי ניתנים לשחזור פיזית (איור 2).טכנולוגיה זו תואמת הדפסה מסורתית של הזרקת דיו וטכנולוגיות אחרות, והיא צפויה להתרחב להדפסה של חומרי תחמוצת מתכת מוליכים למחצה מסוג P וסוג N, המספקת שיטה חדשה ושיטתית לעיבוד מורכבים בקנה מידה גדול, התקנים מיקרואלקטרוניים פונקציונליים תלת מימדיים.
תזה:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36722-7
זמן פרסום: מרץ-09-2023