Кәсіби білім

Кремний қосымшаларындағы жаңа прогресс

2021-03-31
Жақында Франция, Катар, Ресей және Грециядан келген ғалым Марго Шаналь Nature Communications журналының соңғы санында кремнийде ультра жылдамдықпен лазерлік жазу табалдырығын аттау атты мақаласын жариялады. Ультра жылдам лазерлерді кремнийге жазудың алдыңғы әрекеттерінде фемтосекундтық лазерлер кремнийді өңдеуге құрылымдық қабілетсіздігінде үлкен жетістіктерге қол жеткізді. NA шамаларын қолдану лазерлік импульстарға кремнийдегі химиялық байланыстарды жою үшін жеткілікті иондануға қол жеткізуге мүмкіндік береді, бұл кремний материалдарындағы тұрақты құрылымдық өзгерістерге әкеледі.
1990 жылдардың аяғынан бастап зерттеушілер фемтосекундтық лазерлердің ультра қысқа импульстарын кең оқшаулағыш болып табылатын кең жолақты материалдарға жазады. Бірақ осы уақытқа дейін кремний және басқа жартылай өткізгіш материалдар сияқты тар өткізгіштігі бар материалдар үшін дәл ультра жылдам лазерлік жазуға қол жеткізу мүмкін емес. Адамдар кремний қосымшаларының үлкен нарығын кеңейту үшін Силикон Фотоникасында 3D лазерлік жазуды қолдану және жартылай өткізгіштердегі жаңа физикалық құбылыстарды зерттеу үшін көбірек жағдайлар жасау үшін жұмыс істеп келеді.
Бұл экспериментте ғалымдар фемтосекундтық лазерлер лазерлік энергияны импульстің максималды интенсивтілігіне дейін техникалық тұрғыдан арттырса да, көлемді кремнийді құрылымдық өңдеуге болмайтынын анықтады. Алайда фемтосекундтық лазерлер ультра жылдам лазерлермен алмастырылған кезде индукторлы кремний құрылымдарының жұмысында физикалық шектеулер болмайды. Сызықтық емес сіңірудің жоғалуын азайту үшін лазерлік энергияны ортада жылдам жолмен беру керек деп тапты. Алдыңғы жұмыста кездескен мәселелер лазердің кіші сандық саңылауынан (NA) пайда болды, ол лазерді жібергенде және оны фокустаған кезде проекциялауға болатын бұрыштар диапазоны. Зерттеушілер сандық апертура мәселесін кремний сферасын қатты иммерсиялық орта ретінде қолдану арқылы шешті. Лазер сфераның центріне бағытталған кезде, кремний сферасының сынуы толығымен басылады және сандық апертура айтарлықтай артады, осылайша кремний фотондарын жазу мәселесі шешіледі.
Шын мәнінде, кремний фотоникасы қосымшаларында 3D лазерлік жазу кремний фотоникасы саласындағы дизайн мен жасау әдістерін айтарлықтай өзгерте алады. Кремний фотоникасы лазердің чип деңгейінде мәліметтерді өңдеудің соңғы жылдамдығына әсер ететін микроэлектрониканың келесі айналымы ретінде қарастырылады. 3D лазерлік жазу технологиясының дамуы микроэлектроника үшін жаңа әлемге есік ашады.