Quy trình tạo hoa văn nano giúp tối ưu hóa chi phí sản xuất

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Rice (Hoa Kỳ) do PGS. Hae Yeon Lee dẫn đầu đã sử dụng alpha-molybdenum trioxide, một loại tinh thể bán dẫn có đặc tính dị hướng độc đáo khiến nó phản ứng khác nhau tùy theo hướng bên trong vật liệu.

Khi đặt một lớp tinh thể bán dẫn lên trên silica và chiếu xạ bằng chùm electron, lớp tinh thể sẽ bị uốn cong dưới áp lực, đồng thời làm mềm lớp silica bên dưới để các liên kết nguyên tử được sắp xếp lại. Quy trình này giúp chuyển đổi các đặc tính dị hướng ở quy mô nguyên tử thành các nếp nhăn hoặc gợn sóng nano có tổ chức, sắp xếp thẳng hàng với cấu trúc nội tại của tinh thể.

Kỹ thuật mới giúp quy trình đơn giản, không cần xử lý hóa học và có thể tinh chỉnh độ chính xác của hoa văn bằng cách thay đổi độ dày của lớp tinh thể hoặc cường độ chùm electron. Các gợn sóng được tạo ra mỏng hơn nhiều so với sợi tóc người và có khả năng bẻ cong hoặc phân tách ánh sáng tương tự như các rãnh trên đĩa CD.

Sau khi hoàn tất việc tạo hoa văn, lớp tinh thể bảo vệ có thể dễ dàng được bóc ra, cho phép áp dụng rộng rãi trên nhiều loại vật liệu cách điện phổ biến trong ngành bán dẫn như nhôm oxit và silicon nitride.

Trong tương lai, khả năng tạo trực tiếp các cấu trúc quang học trên vật liệu chip tiêu chuẩn sẽ mở ra con đường đơn giản hơn để tích hợp các công nghệ dựa trên ánh sáng vào những thiết bị thế hệ mới. Những hoa văn này đóng vai trò như các cách tử quang học giúp dẫn hướng ánh sáng trên chip, yếu tố then chốt để thúc đẩy sự phát triển của các thiết bị quang điện tử và photonic tiên tiến.

Thành tựu này không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất sản xuất mà còn đặt nền móng cho các hệ thống truyền dẫn tín hiệu kết hợp cả điện tử và ánh sáng một cách hiệu quả hơn.

Như Huỳnh – Theo phys.org