Recientemente, Weina Han, el académico Jiang Lan y sus colegas del Instituto de Tecnología de Beijing publicaron un artículo en Advanced Materials en el que proponen una tecnología de litografía de haz no difractivo con láser de femtosegundo modulado en fase-con fase-.
Al superponer la fase del prisma axial con la fase de rejilla encendida, el láser de femtosegundo se transforma en un haz cuasi{0}}Bessel no-difractivo con una profundidad de campo que supera en más de diez veces la de los haces gaussianos estrechamente enfocados. Esto reduce la necesidad de reenfocar durante el procesamiento y suprime la desviación focal. El control dinámico de la desviación del haz logra una precisión de hasta 7 nanómetros. El procesamiento químico posterior de la metasuperficie del vóxel, formada por regiones de cambio de fase-, permite una litografía sin máscara-.
Esta tecnología se utilizó para fabricar una metasuperficie de Ge₂Sb₂Te₅ sintonizable con características estructurales de hasta 9 nanómetros. Además, permitió la fabricación y el control de dispositivos lógicos fotónicos programables multifuncionales, demostrando capacidades de procesamiento de alta-precisión. Este enfoque establece un nuevo paradigma para fabricar y controlar metasuperficies activas, lo que impulsa el desarrollo de dispositivos fotónicos de próxima-generación.
Litografía de haz no-difractante-con láser de femtosegundo mediante modulación de fase para la fabricación de metasuperficies dieléctricas
Litografía de haz no-difractante-con láser de femtosegundo modulado en fase-para la fabricación de metasuperficies dieléctricas
Figura 1 Litografía de haz-modulado en fase no-difractante-(PNDL) para la fabricación de metasuperficies dieléctricas.
Figura 2 Estabilidad de la generación de haz cuasi-Bessel no-difractante.
Figura 3: Estudio de precisión de fabricación del método del haz de fase-modulado no-difractante-(PNDL).
Figura 4: Litografía de metasuperficies de Ge₂Sb₂Te₅ (GST) utilizando el método del haz no-difractante-modulado en fase-(PNDL).
Figura 5: Dispositivo Metasurface con una configuración de superred GST dual-rectangular.
El experimento se centra en el material de cambio de fase-Ge₂Sb₂Te₅ (GST), aprovechando su transición de fase reversible entre los estados amorfo y cristalino. Utilizando la tecnología de modulación de fase del láser de femtosegundo, se logra la preparación y el control de estructuras de metasuperficie. Al superponer la fase del prisma axial y la fase de rejilla difractiva a través de un modulador de luz espacial, el láser de femtosegundo (515 nm) adquiere la forma de un haz cuasi-Bessel no-difractivo. Enfocado a través de un objetivo de alta apertura numérica, este haz induce una cristalización localizada en la superficie de la película delgada de GST. Posteriormente, el grabado húmedo selectivo (solución TMAH) elimina las regiones no cristalizadas y al mismo tiempo preserva las estructuras cristalizadas, formando unidades de metasuperficie. Al controlar parámetros como la energía del láser y el tamaño de los píxeles, se lograron patrones de alta-precisión con anchos de línea estructurales tan bajos como 270 nm y espacios tan pequeños como 9 nm. La superred GST dual-rectangular demostró múltiples funciones de puerta lógica tras la polarización-luz excitada.
