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2023 年 2 月 10 日

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2014 年のノーベル化学賞は、超解像蛍光顕微鏡の開発に対して授与されました。 この研究に触発されて、上海科学技術大学 (USST) フォトニック チップ研究所 (IPC) の科学者たちは、超微細グラフェン パターンを製造するための革新的なレーザー スクライビング経路を開発しました。

この発見は、ナノ世界に向けたカーボンベースの光リソグラフィーの回折限界の壁を打ち破るものです。 最近、「副回折特徴サイズ 90 nm のグラフェン パターンの 2 ビーム超高速レーザー スクライビング」と題された彼らの研究が、学術誌 Ultrafast Science に掲載されました。 著者はXi Chen教授とMin Gu教授です。

レーザースクライブしたグラフェン (LSG) のパターン構造により、デバイスの性能を大幅に向上させることができます。 従来の製造手順では、シングル ビーム レーザー スクライビング手順により酸化グラフェン (GO) の光還元が促進され、LSG パターンが形成されます。 回折限界障壁のせいで、報告されている製造された LSG パターンの線幅は微細化しており、回折限界障壁を超えた LSG パターンの特徴を達成することが大きな課題であることが実証されました。

最近、超解像蛍光顕微鏡法に基づいた 2 ビームレーザースクライビング技術が報告されました。 ドーナツ型のビームは書き込みビームによって引き起こされる光反応を抑制するため、回折限界障壁を超える線幅の樹脂パターンを生成できます。

「私たちの目的は、2ビーム経路を通じて超微細グラフェンパターンを作製することです」とXi Chen教授は説明する。 「しかし、GO光還元の阻害経路はまだ実現されていません。重要な課題は、レーザー駆動によるLSG酸化のボトルネック経路を達成することです。」

Ultrafast Science の論文では、高い還元度を伴う LSG の光酸化経路が明らかにされました。 フェムト秒レーザービームスクライビング下で、LSG から酸化レーザースクライブグラフェン (OLSG) への化学変化を引き起こすことができます。

酸化メカニズムに基づいて、ドーナツ型還元レーザー ビームと球状酸化 532 nm ビームが LSG 製造のために同時に制御されます。 球面ビームは LSG を OLSG に変換し、LSG ラインを 2 つの副回折特徴セグメントに分割します。 最小 LSG 線幅 90 nm の LSG パターンが達成されました。

「グラフェンはカーボン エレクトロニクスの基礎材料です。2 ビーム レーザー スクライビング手順は、新世代のマイクロ/ナノ回路の製造に強力な戦略を提供します」と Min Gu 教授は言います。

詳しくは： Xi Chen et al、2 ビーム超高速レーザー スクライビング オブ グラフェン パターン、90 nm サブ回折フィーチャ サイズ、超高速科学 (2022)。 DOI: 10.34133/ultrafastscience.0001

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