Многофотонная литография
Многофотонная литография ( также известная как прямая лазерная литография или прямое лазерное письмо ) полимерных шаблонов известна уже много лет . ] сообществом фотонных кристаллов . Подобно стандартным методам фотолитографии , структурирование достигается путем освещения фоторезистов с отрицательным или положительным тоном светом с четко определенной длиной волны. Однако принципиальное отличие заключается в отсутствии сетки . Вместо этого используется двухфотонное поглощение , чтобы вызвать резкое изменение растворимости резиста для соответствующих проявителей.
Следовательно, многофотонная литография — это метод создания мелких деталей на светочувствительном материале без использования сложных оптических систем или фотошаблонов . Этот метод основан на процессе многофотонного поглощения в материале, который прозрачен на длине волны лазера , используемого для создания рисунка. При сканировании и правильной модуляции лазера в фокусном пятне лазера происходит химическое изменение (обычно полимеризация ), которым можно управлять для создания произвольного трехмерного периодического или непериодического рисунка. Этот метод использовался для быстрого прототипирования структур с мелкими деталями.
Двухфотонное поглощение является процессом третьего порядка по оптической восприимчивости третьего порядка и процессом второго порядка по интенсивности света.. По этой причине это нелинейный процесс, который на несколько порядков слабее, чем линейное поглощение, поэтому для увеличения количества таких редких событий требуются очень высокие интенсивности света. Например, остро сфокусированные лазерные лучи обеспечивают необходимую интенсивность. Здесь предпочтительны импульсные лазерные источники, поскольку они производят импульсы высокой интенсивности при относительно низкой средней энергии. Чтобы обеспечить трехмерное структурирование, источник света должен быть адекватно адаптирован к фоторезисту, поскольку однофотонное поглощение сильно подавляется, а двухфотонное поглощение предпочтительно. Это условие выполняется тогда и только тогда, когда резист обладает высокой прозрачностью для выходной длины волны лазерного излучения λ и одновременно поглощает при λ/2. В результате можно сканировать заданный образец относительно сфокусированного лазерного луча при изменении резиста. растворимость только в ограниченном объеме. Геометрия последних в основном зависит от изоинтенсивных поверхностей фокуса. Конкретно, те области лазерного луча, которые превышают заданный порог экспонирования светочувствительной среды, определяют основной строительный блок, так называемыйвоксель . Другими параметрами, влияющими на фактическую форму вокселя, являются режим лазера и несоответствие показателя преломления между резистом и иммерсионной системой, что приводит к сферической аберрации.
Было обнаружено, что эффекты поляризации в лазерной 3D-нанолитографии можно использовать для точной настройки размеров элементов (и соответствующего соотношения сторон) при структурировании фоторезистов. Это доказывает, что поляризация является переменным параметром рядом с мощностью лазера (интенсивностью), скоростью сканирования (длительностью воздействия), накопленной дозой и т. д.
Недавно было показано, что, сочетая сверхбыструю лазерную 3D-нанолитографию с последующей термообработкой, можно добиться аддитивного производства 3D-стеклокерамики. [2] Кроме того, для оптического быстрого прототипирования можно использовать возобновляемые чистые биосмолы растительного происхождения без дополнительной фотосенсибилизации. [3]
