Лазерная прямая передача | Центр оптоэлектроники | Университет Саутгемптона

Рис. 1 - Схема ЛИФТ-процесса.

Группу лазерной прямой передачи (LIFT) возглавляет профессор Роб Исон. Интересы группы охватывают весь спектр техники LIFT от фундаментальных исследований до разработки устройств на основе приложений.

Рис. 1 - Схема ЛИФТ-процесса.

ПОДЪЕМ включает в себя передачу пикселированный материала из тонкой пленки, нанесенной на задней сторону прозрачной подложки поддержки. Перенос индуцируется фокусировкой одного или нескольких лазерных импульсов на границе раздела подложка-пленка, где нагрев и изменение фазы пленки обеспечивают движение для продвижения материала к принимающей подложке, расположенной рядом. Техника особенно интересна из-за ее простоты и универсальности для микропокрытия ряда материалов на нетрадиционных подложках и геометриях.

Рис. 2 - Иллюстрация видов составных структур, которые могут быть легко изготовлены с помощью LIFT.

Рис. 2 - Иллюстрация видов составных структур, которые могут быть легко изготовлены с помощью LIFT.

Группа очень активна в ряде областей, связанных с LIFT. Мы сотрудничаем с группами как внутри университета (в ORC, электроника и информатика, физика и астрономия, и математика), так и по всей Европе (в Белфасте, Афинах и Швейцарии). В настоящее время наша работа в основном основана на лабораторной установке ORC FAST, которая исследует, чего можно достичь с помощью LIFT с использованием импульсов фемтосекундной длительности. С появлением эксимерного лазера с импульсами наносекундной длительности осенью 2009 года сфера исследований будет расширена, и в нее будут включены сравнительные исследования LIFT с наносекундами и фемтосекундами, а также уделение повышенного внимания устройствам реального мира в сотрудничестве с местными промышленными партнерами.

Рис. 3 - СЭМ микрофотографии самых маленьких конструкций, когда-либо созданных с помощью LIFT.

Текущие активные области исследований включают в себя:

  • Получение еще меньших структур. В настоящее время группа имеет мировой рекорд по наименьшим характеристикам, полученным с использованием LIFT: нанодроплет Cr диаметром 300 нм.
  • Дэвид П. Бэнкс, Кристос Гривас, Джон Д. Миллс, Иоанна Зергиоти и Роберт В. Исон, «Нанодроплетки, осажденные в микроматрицах с помощью фемтосекундного прямого переноса Ti: сапфировым лазером», Appl. Phys. Lett. 89, 193107 (2006).
Рис. 4 - Линии плавленого кварца, нанесенного на кремниевую пластину с помощью LISE.

Рис. 3 - СЭМ микрофотографии самых маленьких конструкций, когда-либо созданных с помощью LIFT.

  • Передача неповрежденного материала - Сохранение переданного материала неповрежденным после печати, чтобы его можно было использовать на реальных устройствах, не является тривиальным. Основное внимание в работе группы уделяется разработке методов для неповрежденной передачи. Для решения этой проблемы в рамках группы LIFT были разработаны два новых процесса прямой передачи: баллистическая лазерная передача твердого вещества (BLAST) и лазерное твердотельное травление (LISE).
  • Дэвид П. Бэнкс, Кристос Гривас, Иоанна Зергиоти и Роберт В. Исон, «Баллистический перенос с помощью лазера (BLAST) из тонкопленочного предшественника», Опт. Экспресс 16 (5), 3249-3254 (2008).
  • Дэвид П. Бэнкс, Камаль С. Каур и Роберт В. Исон, «Травление и прямая передача плавленого кварца в твердой фазе с помощью фемтосекундного лазерного твердотельного травления (LISE)», публикация в Appl Surf. Sci.
Рис. 5 - Оптически прозрачный оксид гадолиния-галлия, поднятый фемтосекундными импульсами.

Рис. 4 - Линии плавленого кварца, нанесенного на кремниевую пластину с помощью LISE .

  • Перенос прозрачных материалов. Многие технологически важные материалы являются прозрачными при обычных длинах волн лазера (видимый-ИК). Это затрудняет их печать прямым лазерным облучением. Однако фемтосекундные лазеры очень высокой интенсивности могут быть поглощены (нелинейно!) Прозрачными материалами. Группа имеет единственный опубликованный отчет о переносе прозрачных материалов при многофотонном поглощении фемтосекундных лазерных импульсов.
  • Дэвид П. Бэнкс, Камаль Каур и Роберт В. Исон, «Влияние оптических стоячих волн на фемтосекундный лазерный прямой перенос прозрачных тонких пленок», Appl. Оптика 48 (11), 2058-2066 (2009).
  • Д.П. Бэнкс, К. Каур, Р. Газия, Р. Фардел, М. Нагель, Т. Липперт и Р. У. Исон, «Прямой перенос с помощью фемтосекундного лазера с динамическим высвобождением с помощью триазенового фотополимерного лазера с активной подложкой носителя», Europhys. Lett. 83, 38003 (2008).
Рис. 6 - разрешенные по времени теневые диаграммы ЛИФТ иттербия: иттрий-алюминиевый гранат.

Рис. 5 - Оптически прозрачный оксид гадолиния-галлия, поднятый фемтосекундными импульсами.

  • Фундаментальные исследования. Как и в случае с любым другим процессом, для правильного распределения времени исследования и оптимизации результатов необходимо детальное понимание основополагающей физики. Группа активна в области визуализации с разрешением по времени процесса LIFT. Эта работа в настоящее время выполняется в сотрудничестве с исследователями в Швейцарии, но в настоящее время ведутся работы по созданию собственной установки.
  • KS Kaur, R. Fardel, TC May-Smith, M. Nagel, DP Banks, C. Grivas, T. Lippert и RW Eason, "Теневые графические исследования триазенового лазерного прямого переноса тонких керамических пленок под действием лазера", Принято J. Appl. Phys.
Рис. 7 - Схема и результаты клеточной модели переноса нанокапель методом ЛИФТ.

Рис. 6 - разрешенные по времени теневые диаграммы ЛИФТ иттербия: иттрий-алюминиевый гранат.

  • Моделирование - LIFT - очень сложный процесс, и в литературе мало работ по моделированию техники. В настоящее время группа сотрудничает с несколькими группами прикладных математиков по всей Великобритании в этой области.
  • Сюй Сюй, Дэвид П. Бэнкс, Роберт У. Исон, Стивен П. Бэнкс, «Клеточное моделирование лазерного индуцированного прямого переноса микро- и наноразмерных капель», которое будет представлено на 5-м Международном конгрессе по лазерным передовым материалам Обработка (LAMP), Кобе, Япония, июнь-июль 2009 г.

Рис. 7 - Схема и результаты клеточной модели переноса нанокапель методом ЛИФТ.

Основные научные открытия:

Недавно мы предложили и продемонстрировали использование сверхбыстрого лазерного прямого переноса (LIFT) в качестве метода быстрого прототипирования для изготовления волноводов в нелинейно-оптическом материале, таком как ниобат лития. Прямая лазерная печать предварительно определенных рисунков титанового металла с последующей тепловой диффузией осажденного металла использовалась для изготовления титановых диффузионных канальных волноводов и X-ответвителей с потерями на распространение всего 0,8 дБ / см. Подробная информация об этом простом и новом лабораторном процессе изготовления волноводов представлена ​​в следующей журнальной статье, которая доступна онлайн с журналом «Прикладная физика A Материаловедение и обработка».

Лазерная прямая передача: инструмент быстрого прототипирования для изготовления фотонных устройств

CL Sones, KS Kaur, P. Ganguly, DP Banks, YJ Ying, RW Eason and S. Mailis.

Исследовательские центры:

В настоящее время наша работа в основном основана на лабораторной установке ORC FAST, которая исследует, чего можно достичь с помощью LIFT с использованием импульсов фемтосекундной длительности. С появлением эксимерного лазера с импульсами наносекундной направленности исследования расширились и теперь включают сравнительные исследования LIFT с наносекундами и фемтосекундами и повышенное внимание к устройствам реального мира в сотрудничестве с местными и европейскими академическими и промышленными партнерами.

Collaborations:

Внутренний (ORC и UoS):

• Группа электронных систем и устройств, ECS

• Группа энергетических технологий, СЭС

Academic:

CNRS, Laboratoire Lasers, Plasmas et Procédés Photoniques Campus de Luminy, Марсель Седекс, Франция

Институт Пола Шеррера, Швейцария

Национальный технический университет Афин

Университет Барселоны

EMPA - Швейцарские федеральные лаборатории материаловедения и технологии

CNR Instituto Di Acustica E Sensoristica OM Corbino, Италия

• ARMINES / EMSE - CMP-GC, Франция

Национальный институт лазерной, плазменной и радиационной физики, Румыния

Университет Белфаста

Промышленность:

Лазер Микромашин Лимитед, Великобритания

AcXys, Франция

Микросенс, Швейцария

TagsysRFID, Франция

Биосенсор, Италия

Топлинк Инновейшн, Франция

TNO / Holst, Нидерланды

Работать с нами

Если вы хотите узнать больше о нашей группе LIFT или хотите работать с нами, пожалуйста, свяжитесь с нами. Профессор Роб Исон ,