08 년 2021 월 XNUMX 일 (나노 워크 스포트라이트) 현대의 마이크로 기술 (트랜지스터의 피처 크기가 종종 10nm 미만이므로 나노 전자 요소를 포함 함)은 여전히 기존의 마스크 기반 리소그래피 방법을 기반으로합니다. 이 프로세스에서 트랜지스터 채널의 전기적 특성은 화학적 수정 프로세스에 의해 조정되어 단일 프로세스 당 수십억 개의 트랜지스터를 제조 할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 우리가 그래 핀과 탄소 나노 튜브와 같은 나노 물질로 전환 할 때, 전통적인 리소그래피 방법은 이러한 물질의 특성을 크게 변화시키는 많은 불순물을 초래할 수 있습니다. 따라서 새로운 마스크리스 방법은 새로운 재료의 가공에 매우 바람직합니다. 전자 및 이온 빔 리소그래피와 같은 다양한 직접 기록 방법 중에서 레이저 가공은 다양한 응용 분야에서 빠르게 성장하는 가공 도구가되었습니다. 조사의 비선형 효과에 기반한 새로운 기술은 금속에서 생물학적 고분자에 이르는 다양한 재료의 광화학 처리 및 3D 프린팅을 제공합니다. 이 기술은 초고속 스캐닝 시스템 개발 (초당 킬로미터까지 처리 속도를 높일 수 있음)과 회절 한계 미만의 초점 기술 (예 : STED 리소그래피)에 의해 지원됩니다. 그러나 완전한 광학적 방법을 기반으로 한 기능성 전자 장치 개발의 시연은 여전히 어려운 일입니다. 러시아와 스페인의 연구팀은 초고속 펄스 레이저를 사용하여 단일 벽 탄소 나노 튜브의 광전자 특성을 빠르고 정확하게 로컬 튜닝하는 방법을 개발했습니다. 이 방법은 레이저가 절제 임계 값보다 훨씬 낮은 에너지로 조사 될 때 탄소 나노 튜브의 국부적 인 XNUMX 광자 산화를 기반으로합니다. 이러한 낮은 에너지에서 펨토초 레이저와 탄소 원자 격자의 비선형 광 화학적 상호 작용은 열 효과를 방지합니다.
펨토초 레이저에 의한 단일 벽 탄소 나노 튜브의 국소 10 광자 수정 그림. (이미지 : Ivan Bobrinetskiy) 펨토초를 기반으로하는이 저렴하고 간편하며 다양한 직접 패터닝 기법 (XNUMX-15 초) 레이저 가공은 개별 단일 벽 탄소 나노 튜브 트랜지스터에 적용되어 산소 종을 접목하여 준 금속을 반도체 나노 튜브로 변환하고 나노 튜브의 원시 부분과 수정 된 부분 사이에 평면 접합을 형성하여 광대역 광 범위에서 초 저광 강도를 감지합니다. 이 프로세스에는 단 하나의 레이저 펄스 만 필요하므로 전례없는 속도로 진행됩니다. 연구팀은 그들의 발견을 다음과 같이보고했습니다. 첨단 전자 재료 ("이중 광자 산화에 의해 유도 된 감광성 평면 접합을 갖는 개별 SWCNT 트랜지스터"). 이 방법의 성능을 입증하기 위해 연구진은 고속 응답과 함께 가시광 복사에 높은 감도를 제공하는 단일 벽 탄소 나노 튜브 (SWCNT) 검출기를 만들었습니다. 나노 튜브의 제작 된 평면 접합은 광학 방사 하에서 전도도를 변화시키고 300mW / cm까지의 전력으로 0.2 펨토초의 지속 시간으로 단일 펄스를 감지 할 수 있습니다.2, 이는 현대 통신에서 광섬유 시스템의 힘에 해당합니다.
fs- 레이저로 수정 된 중앙 영역과 서로 다른 광 파장에서 탄소 나노 튜브에 형성된 접합의 전기적 특성을 가진 단일 벽 탄소 나노 튜브. (Wiley-VCH Verlag의 허가를 받아 재 인쇄) (확대하려면 이미지를 클릭하십시오.) 순수 광학 기술의 주요 이점은 미래의 소형화 가능성과 기존의 마이크로 전자 제조 기술과 호환되는 칩에 통합되어 광 장치의 광학 및 전자 특성에 대한 사이트 맞춤형 튜닝.
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