طورت المجموعة البحثية للباحث يانغ ليانغ في معهد سوتشو للدراسات المتقدمة بجامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية طريقة جديدة لتصنيع ميكرو نانو بالليزر لأشباه الموصلات من أكسيد المعدن، والتي حققت الطباعة بالليزر لهياكل أشباه الموصلات ZnO بدقة دون الميكرون، ودمجت باستخدام الطباعة بالليزر المعدنية، تم التحقق لأول مرة من الكتابة المباشرة بالليزر المتكاملة للمكونات والدوائر الإلكترونية الدقيقة مثل الثنائيات والصمامات الثلاثية والميمريستورات ودوائر التشفير، وبالتالي توسيع سيناريوهات تطبيق معالجة النانو بالليزر إلى مجال الإلكترونيات الدقيقة، في تتمتع الإلكترونيات المرنة وأجهزة الاستشعار المتقدمة والأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة الذكية وغيرها من المجالات بآفاق تطبيقية مهمة.وقد نُشرت نتائج البحث مؤخراً في مجلة Nature Communications تحت عنوان "الإلكترونيات الدقيقة المطبوعة بالليزر".
الإلكترونيات المطبوعة هي تقنية ناشئة تستخدم طرق الطباعة لتصنيع المنتجات الإلكترونية.إنه يلبي خصائص المرونة والتخصيص للجيل الجديد من المنتجات الإلكترونية، وسيجلب ثورة تكنولوجية جديدة لصناعة الإلكترونيات الدقيقة.على مدار العشرين عامًا الماضية، قطعت الطباعة النافثة للحبر أو النقل المستحث بالليزر (LIFT) أو تقنيات الطباعة الأخرى خطوات كبيرة لتمكين تصنيع الأجهزة الإلكترونية الدقيقة العضوية وغير العضوية الوظيفية دون الحاجة إلى بيئة غرف نظيفة.ومع ذلك، فإن حجم الميزة النموذجية لطرق الطباعة المذكورة أعلاه عادة ما يكون في حدود عشرات الميكرونات، وغالبًا ما يتطلب عملية معالجة لاحقة بدرجة حرارة عالية، أو يعتمد على مجموعة من العمليات المتعددة لتحقيق معالجة الأجهزة الوظيفية.تستخدم تقنية معالجة النانو بالليزر التفاعل غير الخطي بين نبضات الليزر والمواد، ويمكنها تحقيق هياكل وظيفية معقدة وتصنيع إضافي للأجهزة التي يصعب تحقيقها بالطرق التقليدية بدقة أقل من 100 نانومتر.ومع ذلك، فإن معظم الهياكل الليزرية النانوية الدقيقة الحالية هي مواد بوليمر مفردة أو مواد معدنية.كما أن الافتقار إلى طرق الكتابة المباشرة بالليزر للمواد شبه الموصلة يجعل من الصعب توسيع تطبيق تكنولوجيا معالجة النانو بالليزر في مجال الأجهزة الإلكترونية الدقيقة.
في هذه الأطروحة، قام الباحث يانغ ليانغ، بالتعاون مع باحثين في ألمانيا وأستراليا، بتطوير الطباعة بالليزر بشكل مبتكر كتقنية طباعة للأجهزة الإلكترونية الوظيفية، وتحقيق أشباه الموصلات (ZnO) والموصل (الطباعة بالليزر المركبة للمواد المختلفة مثل Pt وAg) (الشكل 1)، ولا يتطلب أي خطوات عملية ما بعد المعالجة ذات درجة حرارة عالية على الإطلاق، والحد الأدنى لحجم الميزة هو <1 ميكرومتر.يتيح هذا التقدم إمكانية تخصيص تصميم وطباعة الموصلات وأشباه الموصلات وحتى تخطيط المواد العازلة وفقًا لوظائف الأجهزة الإلكترونية الدقيقة، مما يحسن بشكل كبير دقة ومرونة وإمكانية التحكم في طباعة الأجهزة الإلكترونية الدقيقة.على هذا الأساس، نجح فريق البحث في تحقيق الكتابة المباشرة بالليزر المتكاملة للثنائيات والميمريستورات ودوائر التشفير غير القابلة للتكرار ماديًا (الشكل 2).تتوافق هذه التقنية مع الطباعة التقليدية بنفث الحبر وغيرها من التقنيات، ومن المتوقع أن يتم توسيعها لتشمل طباعة مختلف مواد أكسيد المعدن شبه الموصل من النوع P والنوع N، مما يوفر طريقة جديدة منهجية لمعالجة المواد المعقدة وواسعة النطاق، الأجهزة الإلكترونية الدقيقة الوظيفية ثلاثية الأبعاد.
أُطرُوحَة:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36722-7
وقت النشر: 09 مارس 2023