Team bruger laser-induceret grafenproces til at skabe mikronskalamønstre i fotoresist

Et Rice University-laboratorium har tilpasset sin laser-inducerede grafenteknik til at lave høj opløsning, mikronskalamønstre af det ledende materiale til forbrugerelektronik og andre applikationer.

Laser-induceret grafen (LIG), introduceret i 2014 af Rice kemiker James Tour, involverer at brænde alt væk, der ikke er kulstof fra polymerer eller andre materialer, efterlader kulstofatomerne for at omkonfigurere sig selv til film af karakteristisk sekskantet grafen.

Processen anvender en kommerciel laser, der "skriver" grafenmønstre ind i overflader, der til dato har inkluderet træ, papir og endda mad.

Den nye iteration skriver fine mønstre af grafen ind i fotoresistpolymerer, lysfølsomme materialer, der anvendes til fotolitografi og fotogravering.

Bagning af filmen øger dens kulstofindhold, og efterfølgende lasering størkner det robuste grafenmønster, hvorefter ulaseret fotoresist vaskes væk.

Detaljer om PR-LIG-processen vises i tidsskriftet American Chemical Society ACS Nano .

"Denne proces tillader brugen af ​​grafen ledninger og enheder i en mere konventionel siliciumlignende procesteknologi, " sagde Tour. "Det burde tillade en overgang til de vigtigste elektroniske platforme."

Rislaboratoriet producerede linier af LIG omkring 10 mikrometer brede og hundredvis af nanometer tykke, sammenlignelig med det, der nu opnås ved mere besværlige processer, der involverer lasere fastgjort til scanningselektronmikroskoper, ifølge forskerne.

At opnå linjer med LIG, der er små nok til kredsløb, fik laboratoriet til at optimere sin proces, ifølge kandidatstuderende Jacob Beckham, hovedforfatter af papiret.

"Gennembruddet var en omhyggelig kontrol af procesparametrene, " sagde Beckham. "Små linier af fotoresist absorberer laserlys afhængigt af deres geometri og tykkelse, så optimering af lasereffekten og andre parametre gjorde det muligt for os at få god konvertering ved meget høj opløsning."

Fordi den positive fotoresist er en væske, før den spindes på et substrat til lasering, det er en simpel sag at dope råmaterialet med metaller eller andre tilsætningsstoffer for at tilpasse det til applikationer, sagde Tour.

Potentielle applikationer inkluderer on-chip mikrosuperkondensatorer, funktionelle nanokompositter og mikrofluidiske arrays.