중국 과학기술대학 쑤저우 고등연구소 양량(Yang Liang) 연구원 연구팀은 서브미크론 정밀도로 ZnO 반도체 구조의 레이저 프린팅을 구현하는 금속산화물 반도체 레이저 마이크로나노 제조를 위한 새로운 방법을 개발했다. 금속 레이저 인쇄를 통해 처음으로 다이오드, 삼극관, 멤리스터 및 암호화 회로와 같은 마이크로 전자 부품 및 회로의 통합 레이저 직접 쓰기를 확인하여 레이저 마이크로 나노 처리의 응용 시나리오를 마이크로 전자 분야로 확장했습니다. 유연한 전자 장치, 고급 센서, 지능형 MEMS 및 기타 분야에는 중요한 응용 전망이 있습니다.이번 연구 결과는 최근 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 '레이저 프린팅 마이크로일렉트로닉스(Laser Printed Microelectronics)'라는 제목으로 게재됐다.
인쇄 전자는 인쇄 방법을 사용하여 전자 제품을 제조하는 새로운 기술입니다.이는 차세대 전자 제품의 유연성과 개인화 특성을 충족하며 마이크로 전자 산업에 새로운 기술 혁명을 가져올 것입니다.지난 20년 동안 잉크젯 인쇄, 레이저 유도 전사(LIFT) 또는 기타 인쇄 기술은 클린룸 환경 없이도 기능성 유기 및 무기 마이크로 전자 장치의 제조를 가능하게 하는 데 큰 발전을 이루었습니다.그러나 위의 인쇄 방법의 일반적인 피처 크기는 일반적으로 수십 미크론 정도이며 종종 고온 후처리 프로세스가 필요하거나 기능 장치의 처리를 달성하기 위해 여러 프로세스의 조합에 의존합니다.레이저 마이크로 나노 가공 기술은 레이저 펄스와 재료 간의 비선형 상호 작용을 활용하여 기존 방법으로는 달성하기 어려운 복잡한 기능 구조 및 장치의 적층 제조를 <100nm의 정밀도로 달성할 수 있습니다.그러나 현재 레이저로 제작되는 마이크로나노 구조물의 대부분은 단일 고분자 소재나 금속 소재이다.반도체 소재에 대한 레이저 직접 묘화 방식이 부족해 레이저 마이크로나노 가공 기술을 마이크로전자소자 분야로 확대 적용하는 것도 어렵다.
이번 논문에서 Yang Liang 연구원은 독일, 호주 연구진과 협력하여 레이저 프린팅을 기능성 전자소자용 프린팅 기술로 혁신적으로 개발하여 반도체(ZnO)와 도체(Pt, Ag 등 다양한 소재의 복합 레이저 프린팅)를 구현했다. (그림 1) 고온 후처리 공정 단계가 전혀 필요하지 않으며 최소 피처 크기는 1μm 미만입니다.이러한 혁신을 통해 마이크로 전자 장치의 기능에 따라 도체, 반도체, 심지어 절연 재료의 레이아웃까지 설계 및 인쇄를 맞춤화할 수 있어 마이크로 전자 장치 인쇄의 정확성, 유연성 및 제어 가능성이 크게 향상됩니다.이를 기반으로 연구팀은 다이오드, 멤리스터, 물리적으로 재현 불가능한 암호화 회로의 통합 레이저 직접 쓰기를 성공적으로 구현했습니다(그림 2).본 기술은 기존의 잉크젯 프린팅 및 기타 기술과 호환되며, 다양한 P형, N형 반도체 금속산화물 소재의 프린팅으로 확장되어 복잡하고 대규모의 반도체 공정에 체계적이고 새로운 방법을 제시할 것으로 기대됩니다. 3차원 기능성 마이크로 전자 장치.
명제:https://www.nature.com/articles/s41467-023-36722-7
게시 시간: 2023년 3월 9일