Lazè eksè (pikosekond) yo itilize de pli zan pli nan pwosesis modèl fim pou devlopman ak pwodiksyon mikwo-elektwonik ak aparèy nano-elektwonik. Aplikasyon pou pwodwi li yo gen ladan selil fotovoltaik, montre, detèktè, oswa gwo-fòma pwodwi òganik elektwonik. Avantaj prensipal yo nan lazer ultraf gen ladan limite efè tèmik ak vit dissipation enèji, ki ede reyalize lamodèlpwosesis nan konplèks estrikti fim multi-mens.
Avènement nan epòk la nan nanomaterials bay nouvo posibilite pwosesis pou ekstrèm-vitès, ekipman-wo efikasite ak miniatwize. Sepandan, pwosesis sa yo nanomateryal nouvo ak epesè osi ba ke yon sèl kouch atomik se teknikman trè difisil. Atik sa a dekri aplikasyon an nan lazer ultraf pou pwosesis la koulè nan atomik nivo bidimensional kabrites kabòn, sètadi grafèn.
Grafèn ak radyasyon lazè
Nan dis ane ki sot pase yo, grafèn te atire yon anpil atansyon akòz pwopriyete inik li yo ak aplikasyon li nan divès domèn ki gen ladan selil fotovoltaik, optoelectronics, detèktè, reyaksyon chimik, ak depo enèji. Endistri a successivement devlope yon varyete de grafèn ki baze sou teknoloji ki baze sou metòd tradisyonèl tankou Silisyòm mikroelectronics. Pwosesis lazè te fèk kòmanse ap itilize nan devlopman ekipman grafèn, men li te montre gwo potansyèl. Lazè travès yo ka itilize fè tretman divès kalite sou grafèn, ki gen ladan lazè-asiste kwasans grafèn ak ablasyon modèl sou substrats diferan.
Anlè lasers ka itilize yon sèl etap, dirèk-ekri lazè pwosesis ranplase pwosesis la milti-etap fotolitografi. Sa a se yon pwosesis vital ak trè benefisye pou evite nenpòt ki enpurte ki te fòme sou sifas la graphene akòz pwosesis mouye.
Grafèn modèl ablasyon
Malgre ke epesè a se sèlman kòm epè kòm youn oswa yon monolayers kèk atomik, pousantaj moun ki absòpsyon limyè nan grafèn se relativman wo nan yon lajè spectre fenèt elektwomayetik. Pou yon sèl-kouch graphene sispann, valè an mezi egzat nan limyè vizib se 2.3%. Anplis de sa, depann sou pwopriyete yo nan substra a ak sifas la lyezon, absorptivity nan grafèn sou yon substra espesifik ka menm 10 fwa pi wo. Lè w ap itilize lazer eksè ak segondè dansite foton, ka pousantaj la absòpsyon ka amelyore pi lwen.
Figi 1: Yon egzanp ablasyon lazè nan gwo-echèl modèl grafèn.
Sa a bay posibilite pou ablasyon lazè egzat ak efikas nan grafèn (Figi 1). Aplikasyon elektwonik souvan mande pou grafèn yo dwe mete sou oksid Silisyòm tèmik grandi sou tèt yon substrate Silisyòm. Nan estrikti sa a, pèfòmans absòpsyon wo-efikasite nan graphene asire ke grafèn a kapab trete pa ablasyon lazè san yo pa domaje Silisyòm oswa oksid silikon.
Depi epesè nan grafèn se nan nivo atomik, li posib yo sèvi ak yon metòd ablasyon yon sèl-piki diminye tan an pwosesis total. Gwosè karakteristik nan 1μM oswa menm mens ka jwenn, ak lazè-pwovoke multifonksyon pwosesis ka itilize reyalize rezolisyon sub-longèdonn.
Photochemistry nan graphene
Pwosesis fotochimik sifas materyèl la se yon metòd byen koni. Anba radyasyon iltravyolèt limyè, akòz chanjman nan faz entèn oswa reyaksyon an ak anviwònman an ki antoure (gaz, vapè ak likid), pwopriyete yo materyèl ap chanje. Aplikasyon ki pi komen ki itilize pwopriyete fotochimik tretman lazè se pwosesis manifakti aditif polimerizasyon multipoton lè l sèvi avèk radyasyon lazè. Li bay zouti pwosesis inik pou pwosesis chimik 3D nan Polymères ak konpoze. Menm a se laverite pou grafèn kabòn ki baze sou ki ka tou chimikman modifye pa oksidasyon UV fò.
Graphene se yon materyèl inik kèlkeswa pwopriyete elektwonik li yo oswa pwopriyete optik. Graphene te verifye efè ilen ilegal, tankou absòpsyon multipoton, jenerasyon Plasma (Plasma se eksitasyon an kolektif&elektwonik: likid GG; nan materyèl kondiktè), Q-oblije chanje, elatriye. ke gwo entansite limyè vizib kapab itilize pou chanje pwodui chimik ak optik grafèn lan. Figi 2 montre yon reyaksyon tipik nan oksidasyon lokal nan grafèn lè l sèvi avèk yon lazè 515nm ultrafè nan yon atmosfè oksijèn / dlo.
Figi 2: Elektwonik mikwografik nan bann oksidasyon grafèn.
Rezilta a se ke li ka pwodwi yon estrikti gratis ak sub-micron rezolisyon (pa gen tras) nan yon metòd pwosesis segondè-vitès (ak yon scanner optik tradisyonèl nan yon vitès pwosesis ki rive jiska plizyè mèt pou chak dezyèm). Li gen karakteristik sifas tankou ekstrèm oblije chanje ak konduktivite diferans, jwenn limyè manyablite ak mouyabilite. Rezilta sa a trè itil, epi li ka byen vit devlope yon varyete de ekipman oswa aparèy yo itilize nan biyolojik la, sekirite oswa kominikasyon jaden.
Diferan karakteristik teknik yo nan grafèn byen depase tradisyonèl solid-leta materyèl yo te itilize nan elektwonik, sistèm mikwo-elektwo (MEMS) ak sistèm mikwo-opto-elektwonik (MOEMS) jodi a. Nouvo karakteristik sa yo bezwen plis eksplorasyon pou pèmèt itilizasyon tretman lazè pou jwenn teknoloji ki gen pi gwo echèl, vitès pi vit, pi gran repwodibilite, ak pi bon pouriti pou entegre grafèn nan nouvo tribin mikwo-elektwonik.