Трехмерная лазерная литография

Прогресс человечества в XXI веке в условиях ограниченности людских и промышленных ресурсов связан с разработкой и освоением новых передовых технологий. Технологии 2D- и 3D-печати макро- и микро-изделий, в том числе аддитивные технологии производства изделий, уже признаны перспективными для машиностроения и медицины. Дальнейший прогресс в области аддитивных технологий связан с увеличением разрешения и переходом к трехмерным субмикронным и нанометровым структурам. Методы электронной (ионной) литографии, позволяющие получать 2D структуры с нано-разрешением, основаны на использовании направленных пучков частиц, поэтому они непригодны для синтеза 3D объектов произвольной формы. Классические технологии, такие как UV – лазерная стереолитография и струйная печать (inkjet printing), позволяют получать 3D объекты, однако они не могут обеспечить пространственное разрешение лучше, чем несколько микрон.

Дальнейший прогресс в области аддитивных технологий связан с улучшением пространственного разрешения и переходом к трехмерным субмикронным и нанометровым структурам. Этим требованиям отвечает недавно разработанная технология трехмерной лазерной литографии (direct laser writing). В её основе лежит нелинейный пороговый процесс двухфотонного поглощения света в фоточувствительном материале. При незначительном превышении порога плотности мощности излучения объем материала, который подвергается полимеризации, можно локализовать в малой области фокуса лазерного пучка, что позволяет получать трехмерные частицы полимеризованного вещества субмикронных размеров (до 65 нм). Управление сканированием фокуса лазерного луча по объему фоточувствительного материала с помощью компьютера по заранее разработанной программе позволяет создавать 3D микро- и нано- объекты практически любой формы, а также объединять их в одномерные, двумерные и трехмерные массивы с произвольной архитектурой.

Руководители направления: Михаил Феликсович Лимонов, Кирилл Борисович Самусев

Проекты:

Разработка трёхмерной субмикронной аддитивной технологии для создания элементной базы фотоники

Цель данного проекта состоит в разработке технологии трехмерной лазерной литографии применительно к созданию элементной базы фотоники, а именно: микрорезонаторов (в том числе резонаторов «шепчущей галереи»), топологических изоляторов, фотонных кристаллов, волноводных структур, наноантенн, метаматериалов. Эта работа послужит основой для создания в ближайшем будущем полностью оптических интегральных схем.

Фотонные микронные и субмикронные структуры, созданные методом лазерной литографии, исследуются с помощью сканирующей электронной микроскопии, их оптические свойства изучаются дифракционным методом.

Важной особенностью картин оптической дифракции является наличие сверхструктуры, т.е. разбиение прямых и гипербол на отдельные дифракционные рефлексы, число которых в точности совпадает с числом рассеивателей конкретного образца. Роль рассеивателя может выполнять отдельная частица, либо отверстие в двумерной структуре. Таким образом, невооруженным глазом можно определять не только симметрию, но и количество частиц микро– и нано– размеров.

Информация © 2015-2017 Университет ИТМО
Разработка © 2015 Департамент информационных технологий