กลุ่มวิจัยของนักวิจัย Yang Liang ที่สถาบัน Suzhou Institute for Advanced Study แห่งมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีนได้พัฒนาวิธีการใหม่สำหรับการผลิตไมโครนาโนด้วยเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์ของโลหะ ซึ่งช่วยให้เกิดการพิมพ์ด้วยเลเซอร์ของโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ ZnO ที่มีความแม่นยำระดับต่ำกว่าไมครอน และผสมผสานกัน ด้วยการพิมพ์ด้วยเลเซอร์โลหะ เป็นครั้งแรกที่ตรวจสอบการเขียนโดยตรงด้วยเลเซอร์ในตัวของส่วนประกอบและวงจรไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ไดโอด ไตรโอด เมมริสเตอร์ และวงจรเข้ารหัส จึงขยายสถานการณ์การใช้งานของการประมวลผลเลเซอร์ไมโครนาโนไปสู่สาขาไมโครอิเล็กทรอนิกส์ใน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่น เซ็นเซอร์ขั้นสูง MEMS อัจฉริยะ และสาขาอื่นๆ มีแนวโน้มการใช้งานที่สำคัญ ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน "Nature Communications" ภายใต้ชื่อ "Laser Printing Microelectronics"
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์เป็นเทคโนโลยีเกิดใหม่ที่ใช้วิธีการพิมพ์เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ตรงตามลักษณะของความยืดหยุ่นและความเป็นส่วนตัวของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นใหม่ และจะนำการปฏิวัติทางเทคโนโลยีใหม่มาสู่อุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา การพิมพ์อิงค์เจ็ท การถ่ายโอนด้วยเลเซอร์ (LIFT) หรือเทคนิคการพิมพ์อื่นๆ มีความก้าวหน้าอย่างมากในการเปิดใช้การผลิตอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์แบบอินทรีย์และอนินทรีย์ที่ใช้งานได้โดยไม่ต้องใช้สภาพแวดล้อมในห้องสะอาด อย่างไรก็ตาม ขนาดคุณสมบัติทั่วไปของวิธีการพิมพ์ข้างต้นมักจะอยู่ที่สิบไมครอน และมักจะต้องใช้กระบวนการหลังการประมวลผลที่อุณหภูมิสูง หรืออาศัยการผสมผสานของกระบวนการหลายอย่างเพื่อให้บรรลุการประมวลผลของอุปกรณ์ที่ใช้งานได้ เทคโนโลยีการประมวลผลเลเซอร์ไมโครนาโนใช้ปฏิสัมพันธ์แบบไม่เชิงเส้นระหว่างพัลส์เลเซอร์และวัสดุ และสามารถบรรลุโครงสร้างการทำงานที่ซับซ้อนและการผลิตแบบเติมแต่งของอุปกรณ์ที่ยากต่อความสำเร็จด้วยวิธีการแบบดั้งเดิมที่มีความแม่นยำ <100 นาโนเมตร อย่างไรก็ตาม โครงสร้างที่ทำด้วยเลเซอร์ไมโครนาโนในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นวัสดุโพลีเมอร์เดี่ยวหรือวัสดุโลหะ การขาดวิธีการเขียนโดยตรงด้วยเลเซอร์สำหรับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ยังทำให้ยากต่อการขยายการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการประมวลผลเลเซอร์ไมโครนาโนไปยังสาขาอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์
ในวิทยานิพนธ์นี้ นักวิจัย Yang Liang ร่วมมือกับนักวิจัยในเยอรมนีและออสเตรเลีย พัฒนานวัตกรรมการพิมพ์ด้วยเลเซอร์ให้เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานได้จริง โดยตระหนักถึงเซมิคอนดักเตอร์ (ZnO) และตัวนำ (การพิมพ์เลเซอร์คอมโพสิตของวัสดุต่างๆ เช่น Pt และ Ag) (รูปที่ 1) และไม่จำเป็นต้องมีขั้นตอนกระบวนการหลังการประมวลผลที่อุณหภูมิสูงใดๆ เลย และขนาดคุณสมบัติขั้นต่ำคือ <1 µm ความก้าวหน้าครั้งนี้ทำให้สามารถปรับแต่งการออกแบบและการพิมพ์ของตัวนำ เซมิคอนดักเตอร์ และแม้แต่เค้าโครงของวัสดุฉนวนตามฟังก์ชันของอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำ ความยืดหยุ่น และความสามารถในการควบคุมของอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ในการพิมพ์อย่างมาก บนพื้นฐานนี้ ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการตระหนักถึงการเขียนโดยตรงด้วยเลเซอร์ในตัวของไดโอด เมมริสเตอร์ และวงจรเข้ารหัสที่ไม่สามารถทำซ้ำได้ทางกายภาพ (รูปที่ 2) เทคโนโลยีนี้เข้ากันได้กับการพิมพ์อิงค์เจ็ทแบบดั้งเดิมและเทคโนโลยีอื่น ๆ และคาดว่าจะขยายไปสู่การพิมพ์วัสดุโลหะออกไซด์ของเซมิคอนดักเตอร์ชนิด P และ N ต่างๆ ซึ่งถือเป็นวิธีการใหม่ที่เป็นระบบสำหรับการประมวลผลที่ซับซ้อน ขนาดใหญ่ อุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์เชิงฟังก์ชันสามมิติ
วิทยานิพนธ์:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36722-7
เวลาโพสต์: Mar-09-2023