ചൈനയിലെ സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി സർവകലാശാലയിലെ സുഷൗ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഫോർ അഡ്വാൻസ്ഡ് സ്റ്റഡിയിലെ ഗവേഷകനായ യാങ് ലിയാങ്ങിൻ്റെ ഗവേഷണ സംഘം മെറ്റൽ ഓക്സൈഡ് അർദ്ധചാലക ലേസർ മൈക്രോ-നാനോ നിർമ്മാണത്തിനായി ഒരു പുതിയ രീതി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു, ഇത് ZnO അർദ്ധചാലക ഘടനകളുടെ ലേസർ പ്രിൻ്റിംഗ് സബ്മിക്രോൺ കൃത്യതയോടെ തിരിച്ചറിഞ്ഞു. മെറ്റൽ ലേസർ പ്രിൻ്റിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് ഇത് ആദ്യമായി മൈക്രോഇലക്‌ട്രോണിക് ഘടകങ്ങളുടെയും ഡയോഡുകൾ, ട്രയോഡുകൾ, മെമ്മറിസ്റ്ററുകൾ, എൻക്രിപ്ഷൻ സർക്യൂട്ടുകൾ തുടങ്ങിയ സർക്യൂട്ടുകളുടെയും സംയോജിത ലേസർ ഡയറക്ട് റൈറ്റിംഗ് പരിശോധിച്ചു, അങ്ങനെ ലേസർ മൈക്രോ-നാനോ പ്രോസസ്സിംഗിൻ്റെ പ്രയോഗ സാഹചര്യങ്ങൾ മൈക്രോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് മേഖലയിലേക്ക് വ്യാപിപ്പിച്ചു. ഫ്ലെക്സിബിൾ ഇലക്ട്രോണിക്സ്, അഡ്വാൻസ്ഡ് സെൻസറുകൾ, ഇൻ്റലിജൻ്റ് MEMS, മറ്റ് ഫീൽഡുകൾ എന്നിവയ്ക്ക് പ്രധാനപ്പെട്ട ആപ്ലിക്കേഷൻ സാധ്യതകളുണ്ട്. ഗവേഷണ ഫലങ്ങൾ അടുത്തിടെ "നേച്ചർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസിൽ" "ലേസർ പ്രിൻ്റഡ് മൈക്രോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ്" എന്ന പേരിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.
ഇലക്ട്രോണിക് ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് പ്രിൻ്റിംഗ് രീതികൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു വളർന്നുവരുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യയാണ് പ്രിൻ്റഡ് ഇലക്ട്രോണിക്സ്. പുതിയ തലമുറ ഇലക്ട്രോണിക് ഉൽപന്നങ്ങളുടെ വഴക്കവും വ്യക്തിഗതമാക്കലും, മൈക്രോ ഇലക്ട്രോണിക്സ് വ്യവസായത്തിൽ ഒരു പുതിയ സാങ്കേതിക വിപ്ലവം കൊണ്ടുവരും. കഴിഞ്ഞ 20 വർഷങ്ങളിൽ, ഇങ്ക്‌ജെറ്റ് പ്രിൻ്റിംഗ്, ലേസർ-ഇൻഡ്യൂസ്‌ഡ് ട്രാൻസ്‌ഫർ (ലിഫ്റ്റ്), അല്ലെങ്കിൽ മറ്റ് പ്രിൻ്റിംഗ് ടെക്‌നിക്കുകൾ എന്നിവ ഒരു ക്ലീൻറൂം പരിതസ്ഥിതിയുടെ ആവശ്യമില്ലാതെ പ്രവർത്തനക്ഷമമായ ഓർഗാനിക്, അജൈവ മൈക്രോഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണം സാധ്യമാക്കുന്നതിന് മികച്ച മുന്നേറ്റം നടത്തി. എന്നിരുന്നാലും, മുകളിലുള്ള പ്രിൻ്റിംഗ് രീതികളുടെ സാധാരണ സവിശേഷത വലുപ്പം സാധാരണയായി പതിനായിരക്കണക്കിന് മൈക്രോണുകളുടെ ക്രമത്തിലാണ്, കൂടാതെ പലപ്പോഴും ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള പോസ്റ്റ്-പ്രോസസ്സിംഗ് പ്രക്രിയ ആവശ്യമാണ്, അല്ലെങ്കിൽ ഫംഗ്ഷണൽ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രോസസ്സിംഗ് നേടുന്നതിന് ഒന്നിലധികം പ്രക്രിയകളുടെ സംയോജനത്തെ ആശ്രയിക്കുന്നു. ലേസർ മൈക്രോ-നാനോ പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ ലേസർ പൾസുകളും മെറ്റീരിയലുകളും തമ്മിലുള്ള രേഖീയമല്ലാത്ത ഇടപെടൽ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു, കൂടാതെ <100 nm കൃത്യതയോടെ പരമ്പരാഗത രീതികൾ ഉപയോഗിച്ച് നേടാൻ പ്രയാസമുള്ള ഉപകരണങ്ങളുടെ സങ്കീർണ്ണമായ പ്രവർത്തന ഘടനകളും അഡിറ്റീവ് നിർമ്മാണവും നേടാൻ കഴിയും. എന്നിരുന്നാലും, നിലവിലുള്ള ലേസർ മൈക്രോ-നാനോ ഫാബ്രിക്കേറ്റഡ് ഘടനകളിൽ ഭൂരിഭാഗവും സിംഗിൾ പോളിമർ മെറ്റീരിയലുകളോ ലോഹ വസ്തുക്കളോ ആണ്. അർദ്ധചാലക സാമഗ്രികൾക്കുള്ള ലേസർ ഡയറക്ട് റൈറ്റിംഗ് രീതികളുടെ അഭാവം, മൈക്രോ-ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ മേഖലയിലേക്ക് ലേസർ മൈക്രോ-നാനോ പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പ്രയോഗം വിപുലീകരിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നു.
ഈ പ്രബന്ധത്തിൽ, ഗവേഷകനായ യാങ് ലിയാങ്, ജർമ്മനിയിലെയും ഓസ്‌ട്രേലിയയിലെയും ഗവേഷകരുമായി സഹകരിച്ച്, അർദ്ധചാലകവും (ZnO) കണ്ടക്ടറും (Pt, Ag തുടങ്ങിയ വിവിധ വസ്തുക്കളുടെ സംയോജിത ലേസർ പ്രിൻ്റിംഗ്) പ്രവർത്തനക്ഷമമായ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾക്കുള്ള പ്രിൻ്റിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയായി ലേസർ പ്രിൻ്റിംഗ് നൂതനമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. (ചിത്രം 1), കൂടാതെ ഉയർന്ന-താപനിലയുള്ള പോസ്റ്റ്-പ്രോസസ്സിംഗ് പ്രക്രിയ ഘട്ടങ്ങളൊന്നും ആവശ്യമില്ല, കൂടാതെ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഫീച്ചർ വലുപ്പം <1 µm ആണ്. മൈക്രോഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനത്തിനനുസരിച്ച് കണ്ടക്ടറുകൾ, അർദ്ധചാലകങ്ങൾ, ഇൻസുലേറ്റിംഗ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ ലേഔട്ട് എന്നിവയുടെ രൂപകൽപ്പനയും പ്രിൻ്റിംഗും ഇഷ്‌ടാനുസൃതമാക്കുന്നത് ഈ മുന്നേറ്റം സാധ്യമാക്കുന്നു, ഇത് മൈക്രോഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രിൻ്റിംഗ് കൃത്യത, വഴക്കം, നിയന്ത്രണക്ഷമത എന്നിവ വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു. ഇതിൻ്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, ഡയോഡുകൾ, മെമിസ്റ്ററുകൾ, ശാരീരികമായി പുനർനിർമ്മിക്കാനാവാത്ത എൻക്രിപ്ഷൻ സർക്യൂട്ടുകൾ എന്നിവയുടെ സംയോജിത ലേസർ ഡയറക്ട് റൈറ്റിംഗ് ഗവേഷണ സംഘം വിജയകരമായി തിരിച്ചറിഞ്ഞു (ചിത്രം 2). ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ പരമ്പരാഗത ഇങ്ക്‌ജെറ്റ് പ്രിൻ്റിംഗും മറ്റ് സാങ്കേതികവിദ്യകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ വിവിധ പി-ടൈപ്പ്, എൻ-ടൈപ്പ് അർദ്ധചാലക മെറ്റൽ ഓക്സൈഡ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ പ്രിൻ്റിംഗിലേക്കും ഇത് വ്യാപിപ്പിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു, ഇത് സങ്കീർണ്ണവും വലിയ തോതിലുള്ളതുമായ പ്രോസസ്സിംഗിനായി വ്യവസ്ഥാപിതമായ ഒരു പുതിയ രീതി നൽകുന്നു. ത്രിമാന ഫങ്ഷണൽ മൈക്രോ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ.
തീസിസ്:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36722-7
പോസ്റ്റ് സമയം: മാർച്ച്-09-2023