中國科學技術大學蘇州高等研究院楊亮研究員課題組開發了一套金屬氧化物半導體(ti) 激光微納製造新方法，實現了亞(ya) 微米精度的ZnO半導體(ti) 結構的激光打印，並且將其與(yu) 金屬激光打印相結合，首次驗證了二極管、三極管、憶阻器及加密電路等微電子元器件和電路的一體(ti) 化激光直寫(xie) ，從(cong) 而將激光微納加工的應用場景推廣到微電子領域，在柔性電子、先進傳(chuan) 感器，智能微機電係統等領域具有重要的應用前景。該研究成果近期以“Laser Printed Microelectronics”為(wei) 題發表在《Nature Communications》上。

　　印刷電子是利用打印的方法製造電子產(chan) 品的新興(xing) 技術，滿足了新一代電子產(chan) 品柔性與(yu) 個(ge) 性化的特征需求，將為(wei) 微電子行業(ye) 帶來新的技術革命。在過去的20年裏，噴墨打印、激光誘導轉移(LIFT)或其他打印技術取得了長足發展，能夠在不需要潔淨室的環境下製造功能性有機物和無機微電子器件。然而，以上打印方式典型特征尺寸通常在幾十微米量級，而且常常需要高溫後處理工藝，或者依賴多種工藝結合以實現功能器件的加工。激光微納加工技術利用激光脈衝(chong) 與(yu) 材料的非線性作用，可以<100 nm精度實現傳(chuan) 統方法難以實現的複雜功能結構和器件的增材製造。但是，目前大部分激光微納加工結構是單一的聚合物材料或金屬材料。半導體(ti) 材料激光直寫(xie) 方法的缺失也導致目前激光微納加工技術的應用難以拓展至微電子器件領域。

　　圖1:金屬/半導體(ti) 材料激光複合打印。a,d:金屬鉑；b,e:氧化鋅半導體(ti) ; c,f:金屬銀。

　　在這篇論文中，楊亮研究員與(yu) 德國及澳大利亞(ya) 的研究人員合作，創新性地開發了激光打印作為(wei) 一種功能性電子器件打印技術，在單一激光加工係統中實現了半導體(ti) (ZnO) 和導體(ti) （Pt 和 Ag）等多種材料的複合激光打印（圖1），並且完全不需要任何高溫後處理工藝步驟，最小特征尺寸<1 µm。 這一突破使得可以根據微電子器件的功能對導體(ti) 和半導體(ti) ，甚至是絕緣材料的布局進行定製化設計和打印，極大地提高了微電子器件打印的精度、靈活性、可控性。在此基礎上研究團隊成功實現了二極管、憶阻器和物理不可複製加密電路的一體(ti) 化激光直寫(xie) （圖2）。該技術與(yu) 傳(chuan) 統的噴墨打印等技術兼容，並且有望推廣至多種P型、N型半導體(ti) 金屬氧化物材料的打印，為(wei) 複雜、大尺寸、三維功能微電子器件的加工提供了係統的新方法。

　　圖2:基於(yu) 激光打印技術成功實現了憶阻器及物理不可複製加密電路等功能微電子器件的一體(ti) 化打印。

　　中國科學技術大學蘇州高等研究院的楊亮研究員為(wei) 論文的第一作者和共同通訊作者，合作者包括德國卡爾斯魯爾大學、德國海德堡大學以及澳大利亞(ya) 昆士蘭(lan) 大學的研究人員。該項研究工作得到了國家自然科學基金以及德國聯邦科學基金的支持。