01 تعارف
سائنس اور ٹکنالوجی کی مستقل ترقی اور نئے مواد کی وسیع پیمانے پر اطلاق کے ساتھ ، جدید مینوفیکچرنگ تیزی سے ہلکے وزن ، منیٹورائزڈ ، اور اعلی- صحت سے متعلق ہدایات کی طرف تیزی سے ترقی کر رہی ہے۔ مائکرو الیکٹرانکس ، اوپٹو الیکٹرانکس ، اور مائیکرو - الیکٹرو مکینیکل سسٹم (MEMS) جیسے شعبوں میں ، مائیکرو - نانو ڈھانچے کا رابطہ اور انضمام خاص طور پر اہم ہے۔ روایتی پروسیسنگ کے طریقوں ، جیسے لمبے - پلس لیزر پروسیسنگ یا بجلی سے خارج ہونے والی مشینی ، اکثر گرمی - متاثرہ زون (HAZ) کے ساتھ آتے ہیں ، جو آسانی سے مادی اخترتی ، مائکرو کریکس ، یا پرتوں کو دوبارہ حاصل کرنے کا باعث بن سکتا ہے ، جس سے 8-}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} receive کو پورا کرنا مشکل ہوجاتا ہے۔ الٹرا فاسٹ لیزرز ، عام طور پر فیمٹوسیکنڈ (ایف ایس) یا پیکوسیکنڈ (پی ایس) رینج میں نبض کی چوڑائی والے لیزرز کا حوالہ دیتے ہیں ، ان کی انتہائی اعلی چوٹی بجلی کی کثافت اور الٹرا - مختصر تعامل کے وقت کی وجہ سے صحت سے متعلق مینوفیکچرنگ کے لئے ایک نیا حل فراہم کرتے ہیں۔ خاص طور پر ، الٹرااسٹ لیزر مائکرو - نانو ویلڈنگ (نانو ویلڈنگ) روایتی ویلڈنگ کی تھرمل بازی کی حدود پر قابو پا سکتے ہیں اور مائکرو - نانو اسکیل پر عین مطابق رابطے حاصل کرسکتے ہیں۔ یہ ٹکنالوجی انتہائی چھوٹے علاقوں میں پگھلنے اور بانڈنگ کے حصول کے ل materials مواد کے ساتھ الٹرا فاسٹ لیزر تعامل کے نان لائنر اثرات کا استعمال کرتی ہے جبکہ آس پاس کے ڈھانچے کو پہنچنے والے نقصان سے بچتے ہیں۔ الٹرااسٹ لیزر مائکرو اسٹرکچر پروسیسنگ میں تازہ ترین پیشرفتوں کی بنیاد پر ، اس مقالے میں الٹرااسٹ لیزر مائیکرو - نانو ویلڈنگ ، کلیدی عمل کے پیرامیٹرز ، اور مختلف مادی نظاموں میں اس کی مخصوص ایپلی کیشنز کے بنیادی اصولوں کی وضاحت کرنے پر توجہ دی گئی ہے۔
02 الٹرا - فاسٹ لیزر ویلڈنگ کا اصول
الٹرااسٹ لیزر مائیکرو کا بنیادی طریقہ کار - نینو ویلڈنگ تھرموڈینامک عمل اور مقامی فیلڈ میں اضافے کے اثر میں ہے۔ بنیادی اصول یہ ہے کہ الٹرااسٹ لیزر اور مواد کے مابین تعامل کے ذریعے ، مائکرو اسٹرکچرز کا رابطہ انٹرفیس مقامی پگھلنے سے گزرتا ہے ، اس طرح خلا کو ختم کرتا ہے اور مستحکم کنکشن تشکیل دیتا ہے۔ نانوائرس جیسے ذیلی طول موج کے ڈھانچے کے لئے ویلڈنگ کے عمل میں ، فیمٹوسیکنڈ لیزر شعاع ریزی مقامی پلازما گونج کو راغب کرسکتی ہے ، جو نانوائرس کے کراس پوائنٹس یا رابطے کے علاقوں میں مقامی اونچی - درجہ حرارت کے شعبوں کو پیدا کرتی ہے ، جس سے کنکشن کو قابل بناتا ہے ، کاٹنے ، یا نانوائرز کی بحالی۔ اس ٹکنالوجی کا ایک اہم فائدہ اس کی انتہائی اعلی تھرمل لوکلائزیشن ہے۔ الٹرا فاسٹ لیزر کی الٹراشورٹ پلس کی چوڑائی (عام طور پر فیمٹوسیکنڈ اسکیل پر) کی وجہ سے ، گرمی کا بازی نمایاں طور پر دبایا جاتا ہے ، جس سے مجموعی درجہ حرارت 10⁻ سیکنڈ کے اندر توازن تک پہنچ جاتا ہے۔ یہ الٹرااسٹ تھرمل نرمی کا طریقہ کار اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ اعلی درجہ حرارت صرف مقامی علاقوں تک ہی محدود ہے جہاں پلازما گونج واقع ہوتا ہے ، جبکہ گونج زون سے باہر نانوائر ڈھانچے کے علاقوں کو اعلی درجہ حرارت سے نقصان نہیں پہنچا ہے ، اس طرح اس آلے کی مجموعی ساختی سالمیت کو برقرار رکھا جاتا ہے۔ اس کے علاوہ ، ویلڈنگ کے عمل کے پیرامیٹرز کے انتخاب کا ویلڈ معیار پر فیصلہ کن اثر پڑتا ہے۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ کم نبض کی توانائی کے ساتھ مل کر ایک نبض کی تکرار کی شرح کا استعمال کرنا ٹوٹنے والے انٹرمیٹالک مرکبات کی تشکیل کو مؤثر طریقے سے کم کرسکتا ہے ، ویلڈ نقائص کی موجودگی کو کم کرسکتا ہے ، اور دھات کے مواد کی ضرورت سے زیادہ خاتمے کو روک سکتا ہے۔
چترا 1۔ نان لائنر آئنائزیشن ، پلازما ارتقاء ، اور سلیکن کے ساتھ الٹرااسٹ لیزر تعامل کے تھرموڈینیٹک میکانزم کا اسکیمیٹک آریھ۔
چترا 2۔ الٹرااسٹ لیزر مائکرو- نانو ویلڈنگ میں دھاتوں اور غیر - دھاتی مواد کے توانائی کے جمع کرنے کے طریقہ کار اور مرحلے میں تبدیلی کے عمل کا موازنہ۔
03 الٹرااسٹ لیزر ویلڈنگ کی ایپلی کیشنز
فی الحال ، الٹرااسٹ لیزر مائیکرو - نینو ویلڈنگ ٹکنالوجی کو مختلف کنڈکٹو مائکرو - نینو ڈھانچے کے کنکشن پر وسیع پیمانے پر لاگو کیا گیا ہے۔ مادی خصوصیات پر انحصار کرتے ہوئے ، اس کو بنیادی طور پر دھات کے مائکرو - نانو ڈھانچے ویلڈنگ ، سیمیکمڈکٹر نانوومیٹریل ویلڈنگ ، اور مختلف مادوں کی ہیٹروجونکشن ویلڈنگ میں درجہ بندی کیا جاسکتا ہے۔ درخواست کے ان تین منظرناموں میں ، الٹرااسٹ لیزرز نے روایتی عمل کے مقابلے میں نمایاں فوائد کا مظاہرہ کیا ہے۔
دھات کے مائکرو - نینو ڈھانچے کے عین مطابق باہمی رابطے کے لحاظ سے ، روایتی مائکرو - ویلڈنگ ٹکنالوجیوں کو اکثر مائکرون -} یا نینو میٹر {{3} scale اسکیل دھات کے وائرس کو ہینڈل کرتے وقت شدید تھرمل اوور فلو اثرات کا سامنا کرنا پڑتا ہے ، جس کی وجہ سے ان پٹ میں دشواری کی وجہ سے مشکلات کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ یہ ضرورت سے زیادہ تھرمل بوجھ نہ صرف آسانی سے عمدہ دھات کی تاروں کو پگھلا دیتا ہے بلکہ مختلف دھاتوں کے جنکشن پر ٹوٹنے والی انٹرمیٹالک مرکبات بھی تشکیل دیتا ہے ، جس کے نتیجے میں کم میکانکی طاقت اور بار بار ویلڈنگ کے نقائص ہوتے ہیں۔ اس کے برعکس ، الٹرا فاسٹ لیزر ویلڈنگ ، نبض کی کم توانائی کے ساتھ اعلی پلس کی تکرار کی شرحوں کو یکجا کرنے والی ایک انوکھی عمل کی حکمت عملی کو استعمال کرکے ، ان چیلنجوں پر مؤثر طریقے سے قابو پاتا ہے۔ اعلی تکرار کی فریکوئنسی اور کم توانائی کی یہ ہم آہنگی ویلڈنگ کے ل sufficient کافی توانائی کے جمع کو یقینی بناتی ہے جبکہ دھات کے مواد کی ضرورت سے زیادہ خاتمے کو نمایاں طور پر کم کرتی ہے ، اس طرح ٹوٹنے والے انٹرمیٹالک مرکبات کی تشکیل کو مؤثر طریقے سے دبانے اور ویلڈ نقائص کو کم سے کم کرنا۔
مخصوص ایپلی کیشنز میں ، محققین نے سب سے پہلے اس ٹیکنالوجی کو AG مائیکرو -} تاروں کو Cu substrates کی ویلڈنگ کے حصول کے لئے استعمال کیا ، جس سے مائیکرو الیکٹرانک باہمی رابطوں میں اس کی صلاحیت کا مظاہرہ کیا گیا۔ مزید برآں ، نانوسکل اے جی - اے جی یکساں دھات نانوائرس کے لئے ، محققین نے تقریبا 90 ایم جے/سینٹی میٹر کی توانائی کی کثافت پر 35 ایف ایس الٹراشورٹ دالوں کا استعمال کرتے ہوئے نانووائرس کو کامیابی کے ساتھ ویلڈڈ کیا۔ نتیجے میں جوڑ نہ صرف ساختی طور پر برقرار تھے بلکہ بہترین برقی چالکتا اور مکینیکل طاقت کو بھی برقرار رکھتے تھے۔
سیمیکمڈکٹر نانوومیٹریلز کے غیر منقطع کنکشن میں ، روایتی عالمی حرارتی نظام یا رابطہ ویلڈنگ کے عمل آسانی سے نانوائرس کے کرسٹل ڈھانچے کو نقصان پہنچا سکتے ہیں یا سیمی کنڈکٹر مواد کی اعلی برٹیلینس اور تھرمل حساسیت کی وجہ سے غیر - ویلڈ علاقوں میں تھرمل نقصان کا سبب بن سکتے ہیں۔ الٹرااسٹ لیزر ویلڈنگ اس مسئلے کو اپنے منفرد مقامی پلازما گونج میکانزم کے ذریعے حل کرتی ہے۔ جب فیمٹوسیکنڈ لیزر شعاع ریزی کا اطلاق نانوائرس پر ہوتا ہے تو ، مقامی پلازما گونج کو چوراہوں یا جنکشنوں پر حوصلہ افزائی کی جاتی ہے ، جس سے ویلڈنگ ، کاٹنے ، یا بحالی کے حصول کے لئے مقامی اعلی درجہ حرارت پیدا ہوتا ہے۔ چونکہ الٹرااسٹ لیزر کا ایکشن ٹائم انتہائی مختصر ہے ، لہذا گرمی کا پھیلاؤ پکوسیکنڈ رینج (10^-12 سیکنڈ) کے اندر توازن تک پہنچ جاتا ہے ، اس کا مطلب ہے کہ پیدا شدہ اعلی درجہ حرارت سختی سے مقامی گونج والے علاقے تک محدود ہے ، جس سے گونج زون کے باہر نانوائر ڈھانچے کو مکمل طور پر ناقابل تسخیر کیا جاتا ہے۔
اس اصول کی بنیاد پر ، محققین نے کامیابی کے ساتھ ZnO - ZnO یکساں سیمیکمڈکٹر نانووائرس کی ویلڈنگ حاصل کی۔ 35 ایف ایس پلس کی چوڑائی اور 77.6 ایم جے/سینٹی میٹر کی توانائی کی کثافت کے تحت ، 30 سیکنڈ شعاع ریزی کے بعد ، نانوائر مضبوط اور غیر منقولہ طور پر جڑے ہوئے تھے۔ یہ پیشرفت تمام - آکسائڈ فوٹوڈیٹریکٹرز اور سینسر کی اسمبلی کے لئے ایک موثر اور عین مطابق غیر - رابطہ پروسیسنگ کا طریقہ فراہم کرتی ہے۔
الٹرا فاسٹ لیزر مائیکرو - نینو ویلڈنگ ٹکنالوجی ، جس کی انتہائی مختصر چوڑائی اور انتہائی اونچی طاقت ہے ، نے تھرمل اثرات کو کنٹرول کرنے میں روایتی ویلڈنگ کے طریقوں کی حدود کو دور کیا ہے ، جو مائیکرو {{1} نینو مینوفیکچرنگ کے میدان میں ایک ناگزیر ٹول بن گیا ہے۔ مقامی پلازما گونج اور نان لائنر جذب میکانزم کے ذریعہ ، یہ ٹکنالوجی انتہائی چھوٹے اور عارضی ترازو پر مواد کی عین پگھلنے اور بانڈنگ حاصل کرسکتی ہے ، جس سے آس پاس کے مائکرو - نینو ڈھانچے کو تھرمل نقصان سے مؤثر طریقے سے بچا جاسکتا ہے۔ دھات کے مائکرو وائرس سے لے کر سیمیکمڈکٹر نانوائرس ، اور یہاں تک کہ پیچیدہ متفاوت مادی جنکشن تک ، الٹرااسٹ لیزر ویلڈنگ نے وسیع ماد ad ی موافقت اور عمدہ پروسیسنگ کے معیار کا مظاہرہ کیا ہے۔ مستقبل میں ، لیزر کے میکانزم کے بارے میں گہری تحقیق کے ساتھ ، لیزر کی کارکردگی میں بات چیت اور مزید بہتری کے طریقہ کار کے بارے میں ، الٹرا فاسٹ لیزر مائیکرو- نانو ویلڈنگ سے توقع کی جاتی ہے کہ لچکدار الیکٹرانکس کی تیاری میں اس سے بھی زیادہ اہم کردار ادا کریں گے ، نانو {{8} opt آپٹو الیکٹرونک کی تیاری میں اس سے بھی زیادہ اہم کردار ادا کریں گے۔ مائیکرو - نینو مینوفیکچرنگ ٹکنالوجی اعلی صحت سے متعلق اور زیادہ کارکردگی کی طرف۔
