Deux

10 février 2023

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par Science ultrarapide

Le prix Nobel de chimie 2014 a été décerné pour le développement de la microscopie à fluorescence super-résolue. Inspirés par ces travaux, des scientifiques de l'Institut des puces photoniques (IPC) de l'Université des sciences et technologies de Shanghai (USST) ont développé une voie innovante de traçage au laser pour la fabrication de motifs de graphène ultrafins.

Cette découverte brise la barrière limite de diffraction de la lithographie optique à base de carbone vers un monde nano. Récemment, leur travail intitulé "Two-beam ultrafast laser scribe of graphene patterns with 90 nm sub-diffraction feature size" a été publié dans la revue Ultrafast Science. Les auteurs sont le professeur Xi Chen et le professeur Min Gu.

Les structures à motifs de graphène gravé au laser (LSG) peuvent améliorer considérablement les performances des appareils. Dans la procédure de fabrication conventionnelle, une procédure de traçage laser à faisceau unique entraîne la photoréduction de l'oxyde de graphène (GO) pour former des motifs LSG. En raison de la barrière limite de diffraction, les largeurs de lignes des motifs LSG fabriqués étaient microdimensionnées, ce qui démontre un grand défi pour obtenir des caractéristiques des motifs LSG au-delà de la barrière limite de diffraction.

Récemment, basée sur la microscopie à fluorescence super-résolue, une technologie de traçage laser à deux faisceaux a été rapportée. Un faisceau en forme de beignet inhibe la photoréaction déclenchée par le faisceau d'écriture, ce qui permet de produire des motifs en résine dont la largeur de raie dépasse les barrières limites de diffraction.

"Notre objectif est de fabriquer des motifs de graphène ultrafins par la voie à deux faisceaux", explique le professeur Xi Chen. "Cependant, la voie d'inhibition de la photoréduction GO n'a pas été réalisée. La tâche cruciale est de parvenir à une voie de goulot d'étranglement pour l'oxydation du LSG pilotée par laser."

Dans l’article d’Ultrafast Science, une voie de photooxydation du LSG avec des degrés de réduction élevés a été révélée. Un changement chimique du LSG au graphène oxydé gravé au laser (OLSG) peut être induit par le traçage par faisceau laser femtoseconde.

Sur la base du mécanisme d'oxydation, un faisceau laser de réduction en forme de beignet et un faisceau d'oxydation sphérique de 532 nm sont contrôlés simultanément pour la fabrication du LSG. Le faisceau sphérique transforme le LSG en OLSG, divisant la raie LSG en deux segments présentant une sous-diffraction. Un motif LSG avec une largeur de raie LSG minimale de 90 nm a été obtenu.

"Le graphène est le matériau de base de l'électronique au carbone. La procédure de marquage laser à deux faisceaux offre une stratégie puissante pour la fabrication de micro/nanocircuits de nouvelle génération", explique le professeur Min Gu.

Plus d'information: Xi Chen et al, Traçage laser ultrarapide à deux faisceaux de motifs de graphène avec une taille de caractéristique de sous-diffraction de 90 nm, Ultrafast Science (2022). DOI : 10.34133/ultrafastscience.0001

Fourni par Ultrafast Science