Επαγγελματική γνώση

Νέα πρόοδος στις εφαρμογές πυριτίου

2021-03-31
Πρόσφατα, η Margaux Chanal, επιστήμονας από τη Γαλλία, το Κατάρ, τη Ρωσία και την Ελλάδα, δημοσίευσε μια εφημερίδα με τίτλο «Διασχίζοντας το κατώτατο όριο της εξαιρετικά γρήγορης γραφής λέιζερ σε χύδην πυρίτιο» στο τελευταίο τεύχος της Nature Communications. Σε προηγούμενες προσπάθειες εγγραφής εξαιρετικά γρήγορων λέιζερ σε πυρίτιο, τα λέιζερ femtosecond έχουν πραγματοποιήσει σημαντικές ανακαλύψεις στη δομική αδυναμία επεξεργασίας χύδην πυριτίου. Η χρήση ακραίων τιμών NA επιτρέπει στους παλμούς λέιζερ να επιτύχουν επαρκή ιονισμό για να καταστρέψουν τους χημικούς δεσμούς στο πυρίτιο, οδηγώντας σε μόνιμες δομικές αλλαγές στα υλικά πυριτίου.
Από τα τέλη της δεκαετίας του 1990, οι ερευνητές γράφουν υπερήχους παλμών λέιζερ femtosecond σε χύδην υλικά με μεγάλο εύρος ζώνης, που είναι συνήθως μονωτές. Αλλά μέχρι τώρα, για υλικά με στενό διάκενο, όπως πυρίτιο και άλλα υλικά ημιαγωγών, δεν μπορεί να επιτευχθεί ακριβής εξαιρετικά γρήγορη γραφή λέιζερ. Οι άνθρωποι εργάζονται για τη δημιουργία περισσότερων συνθηκών για την εφαρμογή τρισδιάστατης λέιζερ στο Silicon Photonics και τη μελέτη νέων φυσικών φαινομένων σε ημιαγωγούς, ώστε να επεκταθεί η τεράστια αγορά εφαρμογών πυριτίου.
Σε αυτό το πείραμα, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι ακόμη και αν τα λέιζερ femtosecond αυξάνουν την ενέργεια λέιζερ στη μέγιστη ένταση παλμού, το πυρίτιο χύδην δεν μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία δομικά. Ωστόσο, όταν τα λέιζερ femtosecond αντικαθίστανται από λέιζερ ultastast, δεν υπάρχει φυσικός περιορισμός στη λειτουργία δομών πυριτίου επαγωγέα. Διαπίστωσαν επίσης ότι η ενέργεια λέιζερ πρέπει να μεταδίδεται με γρήγορο τρόπο στο μέσο προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η απώλεια της μη γραμμικής απορρόφησης. Τα προβλήματα που συναντήθηκαν σε προηγούμενες εργασίες προήλθαν από το μικρό αριθμητικό άνοιγμα (NA) του λέιζερ, το οποίο είναι το εύρος γωνίας στο οποίο το λέιζερ μπορεί να προβάλλεται όταν μεταδίδεται και εστιάζεται. Οι ερευνητές έλυσαν το πρόβλημα του αριθμητικού ανοίγματος χρησιμοποιώντας σφαίρα πυριτίου ως στερεό μέσο εμβάπτισης. Όταν το λέιζερ εστιάζεται στο κέντρο της σφαίρας, η διάθλαση της σφαίρας πυριτίου καταστέλλεται εντελώς και το αριθμητικό άνοιγμα αυξάνεται σημαντικά, επιλύοντας έτσι το πρόβλημα της γραφής φωτονίων πυριτίου.
Στην πραγματικότητα, σε εφαρμογές φωτονικής πυριτίου, το γράψιμο λέιζερ 3D μπορεί να αλλάξει σημαντικά τις μεθόδους σχεδιασμού και κατασκευής στον τομέα της φωτονικής πυριτίου. Η φωτονική πυριτίου θεωρείται ως η επόμενη επανάσταση της μικροηλεκτρονικής, επηρεάζοντας την τελική ταχύτητα επεξεργασίας δεδομένων του λέιζερ σε επίπεδο τσιπ. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας 3D γραφής λέιζερ ανοίγει την πόρτα σε έναν νέο κόσμο για τη μικροηλεκτρονική.