08 فبراير 2021 (أضواء Nanowerk) لا تزال التكنولوجيا الدقيقة المعاصرة (التي تحتوي على عناصر من الإلكترونيات النانوية ، نظرًا لأن أحجام الترانزستورات غالبًا ما تكون أقل من 10 نانومتر) تعتمد على الأساليب التقليدية للطباعة الحجرية القائمة على القناع. في هذه العملية ، يتم ضبط الخصائص الكهربائية لقنوات الترانزستور من خلال عمليات التعديل الكيميائي ، مما يوفر تصنيع مليارات الترانزستورات لكل عملية مفردة. ومع ذلك ، عندما ننتقل إلى المواد النانوية مثل الجرافين والأنابيب النانوية الكربونية ، يمكن أن تؤدي الطرق التقليدية للطباعة الحجرية إلى العديد من الشوائب ، والتي تغير خصائص هذه المواد بشكل كبير. لذلك ، فإن الأساليب الجديدة بدون قناع مرغوب فيها للغاية لمعالجة المواد الجديدة. من بين طرق الكتابة المباشرة المختلفة مثل الطباعة الحجرية للإلكترون والشعاع الأيوني ، أصبحت المعالجة بالليزر أداة معالجة سريعة النمو في مجالات التطبيق المختلفة. توفر التقنيات الجديدة القائمة على التأثيرات غير الخطية للإشعاع معالجة ضوئية كيميائية وطباعة ثلاثية الأبعاد لمواد مختلفة تتراوح من المعادن إلى البوليمرات البيولوجية. يتم دعم هذه التقنية من خلال تطوير نظام المسح فائق السرعة (الذي يمكنه تسريع المعالجة إلى كيلومترات في الثانية) وتقنيات التركيز التي تقل عن حد الانعراج (مثل الطباعة الحجرية STED). ومع ذلك ، لا يزال عرض تطوير الأجهزة الإلكترونية الوظيفية على أساس الأساليب البصرية بالكامل يمثل تحديًا. طور فريق من الباحثين من روسيا وإسبانيا طريقة للضبط المحلي السريع والدقيق للخصائص الإلكترونية الضوئية للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار من خلال استخدام الليزر فائق السرعة. تعتمد الطريقة على الأكسدة الموضعية ثنائية الفوتون للأنابيب النانوية الكربونية عندما يشع الليزر بطاقات أقل بكثير من عتبة الاجتثاث. في مثل هذه الطاقات المنخفضة ، يمنع التفاعل الكيميائي الضوئي غير الخطي بين ليزر الفيمتوثانية والشبكة الذرية الكربونية التأثيرات الحرارية.
رسم توضيحي لتعديل محلي ثنائي الفوتون لأنبوب نانوي أحادي الجدار بواسطة ليزر الفيمتو. (الصورة: Ivan Bobrinetskiy) تقنية الزخرفة المباشرة منخفضة التكلفة والسهلة والمتعددة الاستخدامات القائمة على الفمتوثانية (10-15 ثواني) يتم تطبيق المعالجة بالليزر على ترانزستورات الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار لتحويل أشباه الفلزات إلى أنابيب نانوية شبه موصلة عن طريق تطعيم أنواع الأكسجين وتشكيل تقاطع مستوٍ بين الأجزاء الأصلية والمعدلة من أنبوب نانوي للكشف عن شدة الضوء شديدة الانخفاض في نطاق ضوء واسع النطاق. تتطلب العملية نبضة ليزر واحدة فقط ، مما يجعلها سريعة بشكل غير مسبوق. أبلغ فريق البحث عن النتائج التي توصلوا إليها في مواد إلكترونيات متقدمة ("ترانزستور SWCNT فردي مع تقاطع مستوٍ حساس للضوء ناتج عن أكسدة فوتونين"). لإثبات أداء هذه الطريقة ، ابتكر الباحثون كاشفًا للأنبوب النانوي الكربوني أحادي الجدار (SWCNT) ، والذي يوفر حساسية عالية للإشعاع البصري المرئي جنبًا إلى جنب مع الاستجابة عالية السرعة. يغير التقاطع المستوي المُصنَّع في الأنبوب النانوي الموصلية تحت إشعاع بصري ويجعل من الممكن اكتشاف نبضة واحدة بمدة 300 فمتوثانية بقوة تقل عن 0.2 ميغاواط / سم2، والذي يتوافق مع قوة أنظمة الألياف الضوئية في الاتصالات الحديثة.
أنبوب نانوي كربوني أحادي الجدار مع منطقة مركزية معدلة بالليزر fs وخاصية كهربائية للوصلة المشكلة في الأنابيب النانوية الكربونية تحت أطوال موجات ضوئية مختلفة. (أعيد طبعها بإذن من Wiley-VCH Verlag) (انقر على الصورة لتكبيرها) الفائدة الرئيسية للتكنولوجيا البصرية البحتة هي إمكانية التصغير في المستقبل ودمجها على شريحة متوافقة مع تقنيات تصنيع الإلكترونيات الدقيقة التقليدية ، مما يمهد الطريق لـ- ضبط موقع مخصص للخصائص البصرية والإلكترونية للأجهزة الضوئية.
حصري Nanowerk المقدمة من جامعة البحوث الوطنية للتكنولوجيا الإلكترونية
كن مؤلفًا ضيفًا في Spotlight! انضم إلى مجموعتنا الكبيرة والمتنامية من المساهمين الضيوف. هل نشرت للتو ورقة علمية أو لديك تطورات أخرى مثيرة لمشاركتها مع مجتمع تكنولوجيا النانو؟ إليك كيفية النشر على nanowerk.com.
