金属表面的大规模制造

金属表面的大规模制造

多亏了A*星研究人员开发的超表面制造技术,亚波长结构的平板光学器件的大规模生产可能很快成为现实。

图片说明:超表面的纳米柱阵列分别以红色、绿色和蓝色显示字母I、M和E。(光学学会)

超表面是合成的二维材料,覆盖着微小的个体形状,其尺寸和间距小于可见光的波长。这些“亚波长”结构使科学家能够精确地控制光束的传播形状或波前。因此,超表面显示出许多应用前景,从高分辨率成像和彩色印刷到控制光偏振。然而,由于实现这种精确模式的复杂性,大量生产超曲面已被证明具有挑战性。

现在,Ting Hu和他在A*Star微电子研究所(IME)的同事们已经开发出一种通过引入半导体制造的现有技术来构建硅基超表面的方法。他们新的超表面设计可以产生高分辨率红绿蓝(RGB)彩色显示器。

到目前为止,超表面主要是通过电子束光刻(EBL)制造的,这不适用于大规模生产,正如胡解释的那样:

随着电子束的增强,聚焦电子束一步一步地缓慢地穿过超表面基板。含有数百万(可能是数十亿)元素的超表面需要很长时间才能通过EBL形成图案。我们需要一种更快、更有效的模式化方法。”

胡和他的团队将他们的技术建立在“浸入式光刻”上,这一技术长期以来一直被用于在电子元件上蚀刻图案。通过多次曝光,可以建立复杂的模式。研究人员使用基于紫外线的光刻技术在硅基板上进行初始图形化,然后通过等离子蚀刻技术在组装成12英寸显示表面(见图)的小像素块中形成设计。

“我们的紫外光刻工具是一个扫描仪,它可以在半小时内用设计好的设备对整个12英寸的晶圆进行成像,”胡说。“我们设计了超表面纳米柱阵列的物理尺寸,以精确地显示颜色,效果非常好,例如分别以红色、绿色和蓝色显示字母i、m和e。”

胡锦涛和他的团队希望优化他们的设计,改进蚀刻工艺,以尽量减少光散射和纳米结构阵列中的缺陷造成的损失。他们也在努力实现平面、轻量化的“元透镜”和点投影仪,它们在人脸识别技术中具有潜在的用途。

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