Folytonos és impulzusüzemű lézerek szilárd felszínek megmunkálásában: lézeres vékonyréteg-átmásolás és direkt írás
Title in English
Continuous and pulsed lasers in processing of solids: Laser-induced thin film transfer and direct writing
Keywords in Hungarian
lézeres felületmegmunkálás, abláció, lézeres direkt írás, lézeres vékonyrétegátmásolás
Keywords in English
laser induced forward transfer], laser processing of surfaces, laser direct writing, ablation
Discipline
Material Science and Technology (engineering and metallurgy) (Council of Physical Sciences)
60 %
Physics (Council of Physical Sciences)
20 %
Electronic Devices and Technologies (Council of Physical Sciences)
20 %
Panel
Physics
Department or equivalent
Sensor Development Research Group (University of Pannonia)
Participants
Almási, Gábor Gugolya, Zoltán Márton, Zsuzsanna Tarsó, Gábor
Starting date
2007-07-01
Closing date
2008-12-31
Funding (in million HUF)
1.653
FTE (full time equivalent)
0.65
state
closed project
Summary in Hungarian
A. Egy szilárd felszín felső rétegét impulzuslézer nagy energiasűrűségű nyalábjával megvilágítva a kivilágított területről anyag távozik mechanikai feszültségek, vagy olvadás és párolgás hatására. Ezt a folyamatot nevezzük impulzuslézeres ablációnak. Amennyiben az eltávozó anyag útjába egy azt felfogó felszínt helyezünk, az anyag vagy egy része lerakódik, a lézer által kivilágított területnek megfelelő nagyságú területen (LIFT: Laser Induced Forward Transfer). A módszer ma is több irányban fejlődik (pl. ultrarövid lézerimpulzusok alkalmazásával, ill. a mátrixszal segített abláció bevonásával). Az abláció az elektronikai ipar és pl. a műkincs restauráció ismert eszközévé vált, a vékonyréteg-építésben már ipari méretekben is alkalmazzák, de megtörtént bizonyos mikroelektronikai alkatrészek és mikrobiológiai minták átmásolása is. B. A lézeres direktírás során a lézernyaláb által kiváltott folyamatok hatására a felület megváltozik (anyaga módosul, vékonyréteg-mintázat képződik rajta, stb.), alakban reprodukálva azt a pályát, amelyen a lézernyaláb végighalad. Az utóbbi években a fent említett LIFT technikát sikeresen kombinálták a direktírással, elsősorban komplex vagy hőre érzékeny anyagok és szubsztrátok esetére. Célunk a fentírt folyamatok vizsgálata és fejlesztése, különös tekintettel a következő esetekre: 1. Polimer felületek fémezése mikroméretekben, kontaktusok, létrehozása lézeres direktírással és lézeres átmásolással, mikronos szélességű elektródák létrehozása LiNbO3 kristály felszínén. 2. Üveg és kerámia felszínek módosítása, fémből, polimerből ill. más szerves anyagból álló mintázattal való ellátása. 3. Nanoszemcsés szerkezetű mikromintázatok készítése lézeres átmásolással illetve direktírással.
Summary
A. When a solid surface is irradiated by a high fluence laser pulse, some material is ablated, due to the mechanical stress, or thermal effects like melting and evaporation. This is called pulsed laser ablation (PLA). If a substrate is placed in the path of the ablated plume, than the ablated material is, totally or in part, deposited on the substrate surface. The diameter of the deposited spot corresponds to that of the irradiated spot. This method is called laser induced forward transfer (LIFT). The LIFT technology is still developing in many ways (femtosecond lasers are applied, matrix assisted pulsed laser evaporation is utilized, etc). Ablation is an efficient tool of the microelectronic industry and artwork restoration, e.g, and it is used industrially for thin film production. Certain microelectronic devices and microbiological samples have also been deposited by LIFT.
B. Laser direct writing means, that the focused laser beam induces phototermal and/or photochemical processes on the surface along it’s path. Thus the surface material can be altered, thin-film pattern can be produced on a substrate, etc. Recently, the LIFT technique was advantageously combined with laser direct writing, mostly for complex materials and heat sensitive substrates.
Our aim is the examination and improvement of the processes discussed above, especially in the following cases:
1. Production of micron-range metal film patterns and electronic contacts on polymers by laser direct writing and laser induced forward transfer, deposition of micron-wide electrodes on LiNbO3 crystal surface . 2. Modification of glass and ceramic surfaces, developing metal, polymer or organic material patterns on glasses and ceramics. 3. Formation of nanostructured micropatterns by laser induced forward transfer or direct writing.
