PROSECO

L’écriture laser directe est une technique sans contact utilisée pour structurer, percer et souder des matériaux diélectriques grâce à des impulsions laser ultracourtes. Le projet PROSECO explore ces régimes d’interaction en utilisant des sources femtosecondes infrarouges combinées à des techniques avancées de mise en forme des impulsions.

Le projet PROSECO a obtenu des financements dans le cadre du Programmes et équipements prioritaires de recherche Interaction Lumière Matière (PEPR LUMA).

L’écriture laser directe exploite l’absorption non linéaire pour localiser précisément l’énergie, minimisant ainsi les dommages aux zones voisines. Les mécanismes de structuration incluent la fusion locale, la génération de nano-plasmas et de micro-explosions. Cependant, son application aux semi-conducteurs, comme le silicium, reste difficile en raison de l’indice de réfraction élevé et de la forte non-linéarité du matériau, qui perturbent le couplage lumière-matière et rendent le dépôt d’énergie imprécis. 

Des avancées récentes, telles que l’hyperfocalisation par immersion solide et l’utilisation de trains d’impulsions à haute cadence, ont permis de surmonter partiellement ces difficultés. Une alternative prometteuse consiste à utiliser des longueurs d’onde laser plus élevées, dans l’infrarouge moyen (~2–4 μm), où les effets non linéaires devraient diminuer. 

Objectifs et impact

L'objectif est de surmonter les obstacles dans la structuration des semi-conducteurs, notamment pour la formation de nano-vides et le soudage de matériaux semi-conducteurs. Le projet prévoit le développement de modulateurs spatiaux de lumière thermo-optiques et une source paramétrique polyvalente pour faciliter ces processus. 

Un volet de simulation basé sur des modèles particule-dans-cellule (PIC) est également intégré pour décrypter les interactions complexes des plasmas dans les solides. PROSECO vise ainsi à ouvrir la voie à des percées dans la structuration et la soudure de semi-conducteurs, permettant le développement de nouveaux procédés technologiques pour la microélectronique, la microfluidique et la photonique.

Contribution d'amU

Le laboratoire LP3 mène des travaux originaux de recherche sur la physique des interactions lasers impulsionnels – matière et le développement de nouveaux procédés photoniques. Le LP3 est un acteur majeur national et international dans l’analyse élémentaire et la matière sous excitation, le diagnostic des plasmas d’ablation ou la génération de sources secondaires par plasma laser.

Conjuguant connaissance fondamentale et inventivité expérimentale, il développe aussi des procédés innovants de fonctionnalisation et de transformation de la matière comme l’écriture laser et l’impression additive et soustractive (sub)-micrométrique 3D pour l’industrie, ou la synthèse de nanoparticules et d’architecture neuromusculaire in-vitro originale pour des applications en biomédecine.