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Photothermal Laser Printing of Sub‐Micrometer Crystalline ZnO Structures

Steurer, Matthias 1; Somers, Paul 1; Kraft, Kristian 2; Grünewald, Lukas ORCID iD icon 2; Kraus, Steven 1; Feist, Florian ORCID iD icon 1; Weinert, Bastian ORCID iD icon 1; Müller, Erich ORCID iD icon 2; Dehnen, Stefanie 1; Feldmann, Claus 3; Eggeler, Yolita M. ORCID iD icon 2; Barner-Kowollik, Christopher 1; Wegener, Martin 1,4
1 Institut für Nanotechnologie (INT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Laboratorium für Elektronenmikroskopie (LEM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Anorganische Chemie (AOC), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
4 Institut für Angewandte Physik (APH), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

During light-driven 3D additive manufacturing, an object represented in digital form is initially translated into a spatial distribution of light intensity (sequentially or in parallel), which then results in a spatial material distribution. To date, this process typically proceeds by photoexcitation of small functional molecules, leading to photochemically induced crosslinking of soft materials. Alternatively, thermal triggers can be employed, yet thermal processes are often slow and provide only low spatial localization. Nevertheless, sub-micrometer ZnO structures for functional microelectronic devices have recently been laser-printed. Herein, the photothermal laser-printing of ZnO is advanced by i) introducing single-crystalline rather than amorphous sub-micrometer ZnO shapes that crystallize in the hexagonal ZnO wurtzite structure, ii) employing dimethyl sulfoxide (DMSO) instead of water, enabling higher local process temperatures without micro-bubble formation, and iii) using substrates tailored for light absorption and heat management, resolving the challenge of light to heat conversion. Finally, the herein-demonstrated ZnO printing requires no post-processing and is a cleanroom-free technique for the fabrication of crystalline semiconductors.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000178303
Veröffentlicht am 24.01.2025
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/advs.202410771
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Zitationen: 3
Web of Science
Zitationen: 1
Dimensions
Zitationen: 3
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Physik (APH)
Institut für Anorganische Chemie (AOC)
Institut für Nanotechnologie (INT)
Laboratorium für Elektronenmikroskopie (LEM)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2024
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2198-3844
KITopen-ID: 1000178303
HGF-Programm 43.32.01 (POF IV, LK 01) Molecular Materials Basis for Optics & Photonics
Weitere HGF-Programme 43.31.01 (POF IV, LK 01) Multifunctionality Molecular Design & Material Architecture
Erschienen in Advanced Science
Verlag Wiley Open Access
Seiten Art.-Nr.: 2410771
Vorab online veröffentlicht am 04.12.2024
Nachgewiesen in Dimensions
OpenAlex
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