中国科学技術大学蘇州高等研究院のヤン・リャン研究員の研究グループは、サブミクロンの精度でZnO半導体構造のレーザープリンティングを実現する金属酸化物半導体レーザーマイクロナノ製造の新しい方法を開発した。金属レーザー印刷を使用して、ダイオード、三極管、メモリスタ、暗号化回路などのマイクロエレクトロニクス部品および回路の統合レーザー直接書き込みを初めて検証し、レーザーマイクロナノ加工の応用シナリオをマイクロエレクトロニクスの分野に拡張しました。フレキシブルエレクトロニクス、高度なセンサー、インテリジェントMEMS、その他の分野には重要な応用の見通しがあります。研究結果は最近、「レーザープリントマイクロエレクトロニクス」というタイトルで「Nature Communications」誌に掲載された。
プリンテッド エレクトロニクスは、印刷方法を使用して電子製品を製造する新興技術です。これは、新世代のエレクトロニクス製品の柔軟性とパーソナライゼーションの特性を満たしており、マイクロエレクトロニクス業界に新たな技術革命をもたらすでしょう。過去 20 年間にわたり、インクジェット印刷、レーザー誘起転写 (LIFT)、またはその他の印刷技術が大きく進歩し、クリーンルーム環境を必要とせずに機能的な有機および無機マイクロ電子デバイスの製造が可能になりました。ただし、上記の印刷方法の一般的なフィーチャ サイズは通常、数十ミクロンのオーダーであり、多くの場合、機能デバイスの処理を実現するために高温の後処理プロセスが必要になるか、複数のプロセスの組み合わせに依存します。レーザーマイクロナノ加工技術は、レーザーパルスと材料間の非線形相互作用を利用し、従来の方法では実現が困難な複雑な機能構造やデバイスの積層造形を100nm未満の精度で実現できます。しかし、現在のレーザーマイクロナノ加工構造体のほとんどは単一のポリマー材料または金属材料です。半導体材料に対するレーザー直接書き込み方法が存在しないことも、レーザーマイクロナノ加工技術のマイクロエレクトロニクスデバイス分野への応用拡大を困難にしている。
この論文では、ヤン・リャン研究員がドイツとオーストラリアの研究者と協力して、機能電子デバイスの印刷技術としてレーザー印刷を革新的に開発し、半導体（ZnO）と導体（PtやAgなどのさまざまな材料の複合レーザー印刷）を実現しました。 (図 1)、高温の後処理プロセスステップはまったく必要なく、最小フィーチャーサイズは <1 µm です。このブレークスルーにより、マイクロ電子デバイスの機能に応じて導体、半導体、さらには絶縁材料のレイアウトの設計と印刷をカスタマイズすることが可能になり、印刷マイクロ電子デバイスの精度、柔軟性、制御性が大幅に向上します。これに基づいて、研究チームは、ダイオード、メモリスタ、および物理的に再現不可能な暗号化回路の統合レーザー直接書き込みを実現することに成功しました（図2）。この技術は従来のインクジェット印刷やその他の技術と互換性があり、さまざまなP型およびN型半導体金属酸化物材料の印刷に拡張され、複雑で大規模なプロセスのための体系的な新しい方法を提供することが期待されています。三次元機能マイクロ電子デバイス。
論文:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36722-7
投稿時間: 2023 年 3 月 9 日