L’écriture laser directe (DLW) par photoinhibition périphérique (PPI) est une technique de lithographie utilisée pour fabriquer des nanostructures 3D complexes qui sont largement utilisées en photonique et en électronique. Le PPI-DLW utilise deux faisceaux, l’un pour exciter le substrat et provoquer la polymérisation et l’autre pour inhiber et éteindre l’excitation sur les bords. La capacité est limitée dans certains systèmes, qui peuvent être améliorés grâce à des réseaux multifocaux. Cependant, le calcul de ces faisceaux est à la fois gourmand en temps et en mémoire.
Récemment, un groupe de chercheurs de l’Université du Zhejiang a développé un système parallèle de lithographie par photoinhibition périphérique (P3L) qui peut atteindre une fabrication à l’échelle nanométrique plus efficace. Leurs travaux sont publiés dans Photonique avancée
« Le système P3L utilise deux canaux, ce qui permet l’exécution de différentes tâches d’impression et permet au système de fabriquer des structures très complexes avec différentes périodicités », explique l’auteur principal Xu Liu.
Le système P3L se compose d’un agencement physique de huit modules. Le système commence par deux canaux d’impression, constitués d’un point solide d’excitation et d’un faisceau d’inhibition en forme de beignet. Les deux faisceaux sont d’abord stabilisés puis scindés en deux sous-faisceaux à l’aide d’un filtre de polarisation. Cela permet le contrôle marche-arrêt individuel de chaque sous-faisceau à travers un modulateur acoustique-optique. Ensuite, les deux sous-faisceaux sont recombinés pour retrouver les faisceaux d’excitation et d’inhibition. Les faisceaux sont ensuite modulés à l’aide de modulateurs spatiaux de lumière. Enfin, les deux faisceaux sont combinés et passés à travers un microscope, après quoi ils se concentrent sur le substrat sous forme de deux points.
Le contrôle individuel de chaque sous-faisceau permet l’impression simultanée de motifs non périodiques et complexes, sans compromettre la vitesse de balayage, doublant ainsi l’efficacité du système. Le réglage de la position et de la séparation des deux spots est facile. Ces caractéristiques rendent le système proposé plus flexible et fonctionnel que les systèmes conventionnels avec un contrôle de mise au point uniforme.
Les chercheurs ont confirmé la faisabilité et le potentiel du système en fabriquant une variété de nanostructures. Ils ont d’abord fabriqué un nanofil 2D inférieur à 40 nm. Un nanofil suspendu de moins de 20 nm d’épaisseur a également été fabriqué. Après cela, les chercheurs ont créé deux rangées de motifs alphabétiques en imprimant des points distants de 200 nm. Enfin, ils ont fabriqué des structures 3D, notamment des cadres cubiques non périodiques, des grilles hexagonales, des structures filaires et des architectures sphériques, toutes présentant une résolution exceptionnelle.
Le contrôle marche-arrêt identique de chaque foyer augmente la flexibilité du système et permet la fabrication rapide de modèles et de structures complexes et non périodiques. La fonction de balayage parallèle du système réduit également le temps nécessaire à la fabrication de structures et de motifs complexes à grande échelle. De plus, le nouveau système P3L atteint une efficacité de lithographie deux fois supérieure à celle des systèmes conventionnels, que la structure soit uniforme ou complexe.
Discutant du potentiel futur du travail, Xu Liu déclare : « Le balayage parallèle multifocal et le PPI ont la capacité de surmonter les défis actuels de la fabrication optique DLW et d’améliorer la fabrication de réseaux blazés, de réseaux de microlentilles, de structures microfluidiques et de métasurfaces. Le système proposé pourrait, en outre, faciliter la réalisation de DLW portables, à haute résolution et à haut débit. »
Sur la base de ces résultats, il est clair que le système P3L proposé servira d’outil utile pour le développement d’un large éventail de domaines qui utilisent la nanotechnologie.
Plus d’information:
Dazhao Zhu et al, écriture laser directe brisant la barrière de diffraction basée sur la lithographie à photoinhibition périphérique parallèle à deux foyers, Photonique avancée (2022). DOI : 10.1117/1.AP.4.6.066002