Лазерный мир

Современная технология нанообработки поверхностей уповает на фотолитографию и электронно-лучевую литографию. Обе методики видятся чрезвычайно сложными, дорогими, требующими знаний высокого уровня. Между тем, лазерно-индуцированная периодическая структура поверхности (LIPSS — Laser-induced periodic surface structure) рассматривается перспективной альтернативой.

LIPSS новая обработка наноповерхности

Технологией LIPSS предусматривается применение фемтосекундных лазеров подачи ультракоротких импульсов. Такие импульсы, значительно меньше длины волны лазера, спонтанно приводят к формированию периодических узоров на поверхности.

Базовым параметром технологии LIPSS выступает длина волны лазера, выбор которой оказывает прямое влияние на периодичность формируемых структур. Однако влияние других параметров остаётся неизвестным. Проблемы стандартизированного использования LIPSS влияют на качество формируемой структуры поверхности.

В частности, среди известных проблем:

• кристалличность подложки,
• причины возникновения дефектов,
• деформации.

Здесь, как замечают специалисты, важно понимать, какие лазерные источники необходимо применять под конкретные нужды.

Получить ответы на все вопросы решили японские учёные, создавшие специальную исследовательскую группу. Исследователи выбрали кремний в качестве подложки, учитывая широкое применение материала в составе самых разных оптоэлектронных устройств:

• транзисторы,
• мобильные телефоны,
• солнечные панели и т.д.

Также решили применить два фемтосекундных лазера на подложке с разными параметрами. В частности, применялась лазерная система на титане и сапфире импульсной подачей 0,8 мкм. Таковая использовалась для структурирования кремния при энергиях выше ширины запрещенной зоны.

Другая лазерная система свободных электронов выдавала импульсы среднего инфракрасного диапазона 11,4 мкм. Этим прибором исследовался эффект при энергиях ниже ширины запрещённой зоны образца. Анализ образцов LIPSS проводился как микроскопически, так и макроскопически.

Результаты проведённых исследований новой техники обработки

Микроскопическая кристалличность и чистота — эти технологические критерии анализировались посредством просвечивающей электронной микроскопии. Усиленный макроскопический анализ деформации и стабильности более широкой структуры японские специалисты проводили синхротронной высокоэнергетической рентгеновской дифракцией.

В результате исследований японцы получили точные данные, показывающие, как технология LIPSS настраивается и адаптируется для конкретных применений. Манипуляции дефектами, деформацией, периодичностью достигаются выбором соответствующего лазера. Исследования продолжаются в надежде достичь более широкого применения инновационного способа под рентабельное, простое, доступное производство наноструктурированных поверхностей.

Источник: https://zetsila.ru/lipss-