Il gruppo di ricerca del ricercatore Yang Liang presso l'Istituto per gli studi avanzati di Suzhou presso l'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina ha sviluppato un nuovo metodo per la produzione di micro-nanometri laser a semiconduttore a ossido di metallo, che ha realizzato la stampa laser di strutture di semiconduttori ZnO con precisione submicronica e combinato it con la stampa laser di metalli, ha verificato per la prima volta la scrittura diretta laser integrata di componenti e circuiti microelettronici quali diodi, triodi, memristori e circuiti di crittografia, estendendo così gli scenari applicativi della micro-nanoelaborazione laser al campo della microelettronica, in l'elettronica flessibile, i sensori avanzati, i MEMS intelligenti e altri campi hanno importanti prospettive applicative. I risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati su "Nature Communications" con il titolo "Laser Printing Microelectronics".
L'elettronica stampata è una tecnologia emergente che utilizza metodi di stampa per produrre prodotti elettronici. Soddisfa le caratteristiche di flessibilità e personalizzazione della nuova generazione di prodotti elettronici e porterà una nuova rivoluzione tecnologica nell'industria microelettronica. Negli ultimi 20 anni, la stampa a getto d'inchiostro, il trasferimento indotto dal laser (LIFT) o altre tecniche di stampa hanno fatto grandi passi avanti per consentire la fabbricazione di dispositivi microelettronici organici e inorganici funzionali senza la necessità di un ambiente sterile. Tuttavia, le dimensioni tipiche dei metodi di stampa di cui sopra sono solitamente dell'ordine di decine di micron e spesso richiedono un processo di post-elaborazione ad alta temperatura o si basano su una combinazione di più processi per ottenere l'elaborazione di dispositivi funzionali. La tecnologia di elaborazione laser micro-nano utilizza l'interazione non lineare tra impulsi laser e materiali e può ottenere strutture funzionali complesse e produzione additiva di dispositivi difficili da ottenere con metodi tradizionali con una precisione <100 nm. Tuttavia, la maggior parte delle attuali strutture micro-nanofabbricate con laser sono materiali polimerici singoli o materiali metallici. La mancanza di metodi di scrittura diretta tramite laser per i materiali semiconduttori rende inoltre difficile espandere l'applicazione della tecnologia di elaborazione laser micro-nano al campo dei dispositivi microelettronici.
In questa tesi, il ricercatore Yang Liang, in collaborazione con ricercatori in Germania e Australia, ha sviluppato in modo innovativo la stampa laser come tecnologia di stampa per dispositivi elettronici funzionali, realizzando semiconduttore (ZnO) e conduttore (stampa laser composita di vari materiali come Pt e Ag) (Figura 1) e non richiede alcuna fase del processo di post-elaborazione ad alta temperatura e la dimensione minima della caratteristica è <1 µm. Questa innovazione rende possibile personalizzare la progettazione e la stampa di conduttori, semiconduttori e persino la disposizione dei materiali isolanti in base alle funzioni dei dispositivi microelettronici, migliorando notevolmente la precisione, la flessibilità e la controllabilità dei dispositivi microelettronici di stampa. Su questa base, il gruppo di ricerca ha realizzato con successo la scrittura diretta laser integrata di diodi, memristor e circuiti di crittografia fisicamente non riproducibili (Figura 2). Questa tecnologia è compatibile con la tradizionale stampa a getto d'inchiostro e altre tecnologie e si prevede che sarà estesa alla stampa di vari materiali semiconduttori di ossido di metallo di tipo P e di tipo N, fornendo un nuovo metodo sistematico per la lavorazione di materiali complessi, su larga scala, dispositivi microelettronici funzionali tridimensionali.
Tesi:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36722-7
Orario di pubblicazione: 09-marzo-2023