Redes integradas de distribuição, processamento e detecção de sinais ópticos requerem a miniaturização de elementos ópticos básicos, como guias de onda, divisores, grades e interruptores ópticos. Para conseguir isso, são necessárias abordagens de fabricação que permitam a fabricação de alta resolução.



Elementos curvos como curvas e ressonadores de anel são especialmente difíceis de fabricar, pois precisam de resolução ainda maior e menor rugosidade da parede lateral. Além disso, técnicas de fabricação com controle preciso das dimensões absolutas da estrutura são imperativas.

Várias tecnologias foram desenvolvidas para fabricação de alta resolução em comprimentos de onda, como escrita direta a laser, litografia multifóton, litografia por feixe de elétrons, litografia por feixe de íons e litografia de dominó. No entanto, essas tecnologias são caras, complexas e demoradas. A litografia de nanoimpressão é uma técnica de replicação emergente, adequada para fabricação eficiente e de alta resolução. No entanto, requer carimbos mestres de alta qualidade, que geralmente são produzidos usando litografia por feixe de elétrons.

Sob uma nova Luz:Fabricação Avançada papel, os cientistas Dr.-Ing. Lei Zheng et al. da Universidade Leibniz de Hannover desenvolveram uma técnica de fabricação de baixo custo e fácil de usar, chamada fotolitografia de projeção de microscópio baseada em LED UV (MPP), para fabricação rápida de elementos ópticos em alta resolução em segundos. Esta abordagem transfere padrões de estrutura em uma máscara fotográfica para um substrato revestido com fotorresistente sob iluminação UV.

O sistema MPP é baseado em elementos ópticos e optomecânicos padrão. Em vez de uma lâmpada de mercúrio ou laser, um LED UV de custo extremamente baixo com comprimento de onda de 365 nm é usado como fonte de luz.

Os pesquisadores desenvolveram um processo anterior para obter a máscara de cromo com padrão de estrutura necessária no MPP. Inclui desenho da estrutura, impressão em folha transparente e transferência do padrão para a fotomáscara cromada. Eles também estabeleceram uma configuração de litografia para a preparação de fotomáscaras. Os padrões estruturais impressos na folha transparente podem ser transferidos para uma máscara fotográfica de cromo com esta configuração e um subsequente processo de gravação úmida.

O sistema MPP pode fabricar elementos ópticos de alta resolução com tamanhos de recursos de até 85 nm. Isto é comparável à resolução de métodos de fabricação muito mais caros e complexos, como litografia multifótons e por feixe de elétrons. O MPP poderia ser usado para fabricar dispositivos microfluídicos, biossensores e outros dispositivos ópticos.

Esta abordagem de fabricação desenvolvida pelos pesquisadores é um avanço significativo no campo da litografia para a estruturação rápida e de alta resolução de elementos ópticos. É particularmente adequado para aplicações onde a prototipagem rápida e a fabricação de baixo custo são importantes. Por exemplo, poderia ser utilizado para desenvolver novos dispositivos ópticos para investigação biomédica ou para criar protótipos de novos dispositivos MEMS para aplicações electrónicas de consumo.

Mais informações: Lei Zheng et al, Tamanho de recurso abaixo de 100 nm realizado por fotolitografia de projeção de microscópio baseada em LED UV, Luz:Fabricação Avançada (2023). DOI:10.37188/lam.2023.033
Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências