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Nov 28, 2023

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2023년 1월 13일 이

2023년 1월 13일

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사실 확인된

동료 검토 출판물

교정하다

by Light Publishing Center, 장춘 광학 연구소, 정밀 기계 및 물리학, CAS

350 nm 미만의 파장 영역에서 작동하는 복굴절 기반 광 변조기는 DUV 빔 성형, 고밀도 데이터 저장, 반도체 마이크로 나노 처리 및 포토리소그래피에서 중요한 역할을 합니다. 실제로 α-BBO, MgF2, Ca(BO2)2, α-SnF2 단결정을 포함한 일련의 DUV 복굴절 재료가 만들어져 상업적으로 사용되고 있습니다. 그러나 이러한 복굴절 요소는 고정된 복굴절을 가지므로 연속 광 변조 기능이 제한됩니다.

액정(LC)은 또 다른 종류의 복굴절 재료로, 외부 전기 또는 자기 자극에 의한 분자 정렬을 통해 복굴절을 조정할 수 있습니다. 현재까지 일반적으로 사용되는 LC는 주로 유기 분자 또는 고분자를 기반으로 하며 광화학적 분해 효과로 인해 DUV 조명 하에서는 안정적이지 않습니다. 한편, DUV는 일부 유기 그룹에서 자유 라디칼을 유도하고 중합을 시작하여 정렬을 방해하고 그에 따른 LC의 복굴절을 방해할 수도 있습니다. 따라서 유기 LC는 DUV 광을 변조할 수 없습니다.

Light Science & Application에 발표된 새로운 논문에서 CAS의 Shenzhen Institute of Advanced Technology, CAS의 Hui-Ming Cheng 교수와 Baofu Ding 부교수, Xi'an 첨단 기술 연구소의 Wei Cai 교수가 이끄는 세 팀의 과학자가 중국 칭화대학교 Bilu Liu 교수는 습식 화학적 방법을 사용하여 2차원(2D) 무기 코발트 도핑 티타네이트(CTO) LC를 공동 합성했습니다. 2D LC는 자기 및 광학 이방성이 크고 300~350nm 파장에서 70% 이상의 높은 투과율을 가지므로 자기적이고 휴대 가능한 방식으로 전송된 DUV 변조가 가능합니다(그림 1).

그림 2는 우수한 가역성, 밀리초 수준의 빠른 응답, 뛰어난 내구성 및 DUV 안정성으로 입증된 2D CTO LC 기반 DUV 변조기의 원하는 성능을 요약합니다.

2D CTO LC의 자기 복굴절 효과는 유연한 DUV 복굴절 광학 하이드로겔 제조에 적용 가능합니다. 2D CTO 현탁액에 소량의 단량체와 광개시제를 첨가하여 자기장을 가하는 동안 UV 경화를 통해 DUV 복굴절 하이드로겔을 제조했습니다.

하이드로겔화가 완료되면 자기적으로 정렬된 2D CTO 나노시트는 하이드로겔 내부에 고정될 수 있으며 자기장을 제거한 후에도 모든 장축이 서로 평행합니다. CTO 하이드로겔은 투명한 기계 광학 결정 역할을 할 수 있으며, 이를 통해 DUV 빛은 기계적 방식으로 방향 변경 없이 현장에서 변조될 수 있습니다(그림 3). 2D CTO 기반 하이드로겔은 기계적인 방식으로 DUV 광을 지속적으로 조정할 수 있는 최초의 복굴절 조정 가능 요소입니다.

이 연구는 현재 가시광선 및 적외선 영역에서 사용되는 복굴절 조정 가능 광학을 고밀도 데이터 저장, 반도체 마이크로 나노 처리 및 포토리소그래피에 중요한 DUV 영역으로 확장할 수 있습니다.

추가 정보: Youan Xu 등, 2D 코발트 도핑된 티타네이트를 기반으로 한 심자외선 하이드로겔, Light: Science & Application (2023). DOI: 10.1038/s41377-022-00991-6

저널 정보:빛: 과학 및 응용