Le groupe de recherche du chercheur Yang Liang de l'Institut d'études avancées de Suzhou à l'Université des sciences et technologies de Chine a développé une nouvelle méthode de fabrication de micro-nano laser à semi-conducteurs à oxyde métallique, qui a permis l'impression laser de structures semi-conductrices de ZnO avec une précision submicronique, et a combiné avec l'impression laser métallique, a vérifié pour la première fois l'écriture directe laser intégrée de composants et de circuits microélectroniques tels que des diodes, des triodes, des memristors et des circuits de cryptage, étendant ainsi les scénarios d'application du traitement micro-nano laser au domaine de la microélectronique, en l'électronique flexible, les capteurs avancés, les MEMS intelligents et d'autres domaines ont des perspectives d'application importantes. Les résultats de la recherche ont été récemment publiés dans « Nature Communications » sous le titre « Laser Printed Microelectronics ».
L'électronique imprimée est une technologie émergente qui utilise des méthodes d'impression pour fabriquer des produits électroniques. Il répond aux caractéristiques de flexibilité et de personnalisation de la nouvelle génération de produits électroniques, et apportera une nouvelle révolution technologique à l'industrie microélectronique. Au cours des 20 dernières années, l'impression à jet d'encre, le transfert induit par laser (LIFT) ou d'autres techniques d'impression ont fait de grands progrès pour permettre la fabrication de dispositifs microélectroniques organiques et inorganiques fonctionnels sans avoir besoin d'un environnement de salle blanche. Cependant, la taille typique des caractéristiques des méthodes d'impression ci-dessus est généralement de l'ordre de dizaines de microns et nécessite souvent un processus de post-traitement à haute température, ou repose sur une combinaison de plusieurs processus pour réaliser le traitement des dispositifs fonctionnels. La technologie de traitement micro-nano laser utilise l'interaction non linéaire entre les impulsions laser et les matériaux, et peut réaliser des structures fonctionnelles complexes et une fabrication additive de dispositifs difficiles à réaliser par les méthodes traditionnelles avec une précision <100 nm. Cependant, la plupart des structures micro-nano-fabriquées au laser actuelles sont des matériaux monopolymères ou des matériaux métalliques. Le manque de méthodes d’écriture directe au laser pour les matériaux semi-conducteurs rend également difficile l’extension de l’application de la technologie de traitement micro-nano laser au domaine des dispositifs microélectroniques.
Dans cette thèse, le chercheur Yang Liang, en coopération avec des chercheurs allemands et australiens, a développé de manière innovante l'impression laser en tant que technologie d'impression pour les appareils électroniques fonctionnels, réalisant des semi-conducteurs (ZnO) et des conducteurs (impression laser composite de divers matériaux tels que Pt et Ag) (Figure 1), et ne nécessite aucune étape de processus de post-traitement à haute température, et la taille minimale des caractéristiques est <1 µm. Cette avancée permet de personnaliser la conception et l'impression des conducteurs, des semi-conducteurs et même la disposition des matériaux isolants en fonction des fonctions des dispositifs microélectroniques, ce qui améliore considérablement la précision, la flexibilité et la contrôlabilité de l'impression des dispositifs microélectroniques. Sur cette base, l’équipe de recherche a réalisé avec succès l’écriture directe laser intégrée de diodes, de memristors et de circuits de cryptage physiquement non reproductibles (Figure 2). Cette technologie est compatible avec l'impression à jet d'encre traditionnelle et d'autres technologies, et devrait être étendue à l'impression de divers matériaux d'oxyde métallique semi-conducteurs de type P et de type N, fournissant ainsi une nouvelle méthode systématique pour le traitement de matériaux complexes, à grande échelle, dispositifs microélectroniques fonctionnels tridimensionnels.
Thèse:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36722-7
Heure de publication : 09 mars 2023