Kāpēc metalensi gatavojas mainīt mikroshēmu ražošanu

SEM attēls (skata leņķis noliekts par 30°) no “U” formas fokusētiem metāliem Metālēni ar mākslīgu fokusa rakstu

Viena no apbrīnojamākajām jaunajām mikroierīcēm horizontā ir metalens. Šis tradicionālās pastila formas objektīva pārveidojums ir vafeles plāna silīcija dioksīda plāksne ar sīku tranšeju rakstu, kas izgrebts virsmā. Tranšejas ir aptuveni tāda paša izmēra kā gaismas viļņa garums un ietekmē fotonu pāreju cauri plāksnei, nogādājot tos fokusā.

Tas pārvērš šīs plāksnes par plakanām lēcām. Bet patiesais ieguvums ir tas, ka tos var izgrebt uz parastajām silīcija skaidām un tādējādi izgatavot uz tām pašām ražošanas līnijām.

Tas ir liels solis. Līdz šim lēcas vienmēr tika izgatavotas atsevišķi un pēc tam saliktas optiskajos komponentos. Metalensu izmantošana ļautu daudz vienkāršāk un lētāk izgatavot tādas ierīces kā viedtālruņu kameras. Metalenses pat varētu atļaut pilnīgi jaunus optisko komponentu dizainus, piemēram, optiskās mikroshēmas.

Tagad Mao Ye un kolēģi no Mičiganas universitātes atklāj vēl vienu triku: metalensu komplektu, kas fokusē gaismu noteiktā modelī, nevis punktā. Tas ietekmē mikroshēmu izgatavotājus, kuri izmanto gaismu, lai uz silīcija plātnes virsmas izgrieztu konkrētus rakstus.

Jaunā tehnika principā ir vienkārša. Ideja ir tāda, ka konkrēts tranšeju modelis ienes gaismu noteiktā fokusa punktā. Bet pētnieki pēc tam pievieno vēl vienu modeli ar nedaudz atšķirīgu fokusa punktu, kas pārklājas ar pirmo. Tādējādi tiek izveidota fokusa līnija.

Vairāku modeļu pievienošana ar dažādiem pārklājošiem fokusa punktiem palielina iegūtā modeļa sarežģītību. Principā ir iespējams izveidot jebkuru fokusa modeli.

Jūs un co demonstrē šo tehniku, izveidojot metalenses ar fokusa rakstu U formā un M formā. Šis principa pierādījums parāda, kā līnijas un līknes var apvienot, lai izveidotu sarežģītākus rakstus. Viņi saka, ka mēs esam ierosinājuši un demonstrējuši jaunu pieeju, lai radītu metalēnus, kas fokusē gaismu uz mākslīgi izstrādātu modeli, nevis punktu.

Tehnikai ir plašs pielietojumu klāsts, kas ietver staru veidošanu: piemēram, lāzergriešanai, atkausēšanai un selektīvai kristalizācijai. Bet tieši mikroshēmu ražošanā šī tehnika ir visdaudzsološākā. Sakarā ar lielo enerģijas blīvumu, kas koncentrējas uz modeli, šāda veida metalēnus var izmantot nākamās paaudzes nanolitogrāfijā ar mērķtiecīgu rakstu, kas uzdrukāts uz objektīva, piemēram, Ye un co.

Joprojām ir gaidāmi uzlabojumi. Ye un co izstrādātie metalensi darbojas vienā viļņa garumā - šajā gadījumā sarkanā gaisma ar viļņa garumu 685 nanometri.

Bet citas grupas ir izstrādājušas metalēnus, kas fokusē gaismu dažādos viļņu garumos. Lietojot tos pašus paņēmienus, vajadzētu radīt metalenzes ar fokusa modeļiem, kas darbojas vairākiem viļņu garumiem.

Tas ir interesants darbs, kas parāda, kā metalensiem būs būtiska ietekme nākamajos mēnešos un gados.

Atsauce: arxiv.org/abs/1906.10681 : metāli ar mākslīgu fokusa rakstu

paslēpties