Elektronmikroskop använder fokuserade elektronstrålar för att göra extremt små föremål synliga. Genom att kombinera instrumentet med ett gasinjektionssystem kan prover manipuleras och ytstrukturer som bara mäter nanometer kan "skrivas". Schweiziska forskare vid EMPA, tillsammans med forskare från EPFL, använde denna metod för att förbättra lasrar.

Den vertikala kavitetsytan emitterande laser (VCSEL) är en halvledarlaser som ofta används vid dataöverföring för kortdistanslänkar som Gigabit Ethernet. Dessa lasrar är mycket populära inom telekommunikation eftersom de förbrukar lite energi och enkelt kan tillverkas i volymer på många tiotusentals på en enda skiva. Dock, dessa VCSEL kan uppvisa en svaghet:På grund av den cylindriska strukturen i vilken lasrarna byggs upp på skivan, Polarisationen av det utsända ljuset kan ibland förändras under drift. Polarisering är en egenskap hos vissa vågor, som ljusvågor, och den beskriver oscillationsriktningen. En stabil polarisering är nödvändig för att minska överföringsfel och för att använda VCSEL i framtida kiselfotonik.

Teamet som leds av Empa -forskaren Ivo Utke, tillsammans med forskare från Laboratory of Physics of Nanostructures vid EPFL, kan ge hjälp med en metod som kallas FEBIP (fokuserad elektronstråleinducerad behandling). "Vi har skrivit platta gitterstrukturer på VCSEL:erna med en elektronstråle, ”Säger Utke när han beskriver sin lösning, ”Och gallren var effektiva för att stabilisera polarisationen.” Studien har nyligen publicerats i den vetenskapliga tidskriften ”Nanoscale” som en avancerad online -publikation.

Små, minimalt invasiv, direkt

FEBIP är lämpligt för prototyper av nanokomponenter, för att lösa specifika frågor och problem inom tillämpad nanoelektronik, nanofotonik och nanobiologi. Lämpliga gasmolekyler injiceras nära ett prov som redan finns i mikroskopets vakuumkammare. Dessa adsorberar på provet på ett reversibelt sätt. Den fokuserade elektronstrålen, som normalt tjänar till att synliggöra föremål, nu framkallar istället kemiska reaktioner av de adsorberade gasmolekylerna, men bara på den plats där strålen träffar ytan. De resulterande icke-flyktiga molekylfragmenten förblir sedan permanent på provet medan de flyktiga fragmenten avlägsnas av vakuumsystemet. ”Med hjälp av en exakt placerad elektronstråle, det är möjligt att ta bort eller applicera ytstrukturer med nanometerprecision och i praktiskt taget alla önskade tredimensionella former, ”Förklarar Utke. ”FEBIP kan snart bli en sann nanofabrikationsplattform för snabb prototypering av nanostrukturer på ett minimalt invasivt sätt, utan att kräva stora investeringar i ett rent rum. ”