تقدم جديد في تطبيقات السيليكون

في الآونة الأخيرة ، نشرت Margaux Chanal ، العالمة من فرنسا وقطر وروسيا واليونان ، ورقة بعنوان تجاوز عتبة الكتابة بالليزر فائقة السرعة في السيليكون بالجملة في العدد الأخير من Nature Communications. في المحاولات السابقة لكتابة ليزرات فائقة السرعة في السيليكون ، حققت ليزر الفمتوثانية اختراقات في عدم القدرة الهيكلية على معالجة كتلة السيليكون. يسمح استخدام قيم NA القصوى لنبضات الليزر بتحقيق تأين كافٍ لتدمير الروابط الكيميائية في السيليكون ، مما يؤدي إلى تغييرات هيكلية دائمة في مواد السيليكون.
منذ أواخر التسعينيات ، كان الباحثون يكتبون نبضات فائقة القصر من ليزر الفيمتوثانية في مواد سائبة ذات فجوة نطاق واسعة ، والتي عادة ما تكون عوازل. ولكن حتى الآن ، بالنسبة للمواد ذات فجوة الحزمة الضيقة ، مثل السيليكون ومواد أشباه الموصلات الأخرى ، لا يمكن تحقيق الكتابة بالليزر الدقيقة فائقة السرعة. لقد عمل الناس على خلق المزيد من الظروف لتطبيق الكتابة بالليزر ثلاثية الأبعاد في Silicon Photonics ودراسة الظواهر الفيزيائية الجديدة في أشباه الموصلات ، وذلك لتوسيع السوق الضخم لتطبيقات السيليكون.
في هذه التجربة ، وجد العلماء أنه حتى لو زاد ليزر الفيمتوثانية من طاقة الليزر إلى الحد الأقصى من شدة النبض تقنيًا ، لا يمكن معالجة السليكون الكتلي هيكليًا. ومع ذلك ، عندما يتم استبدال ليزر الفيمتوثانية بأشعة الليزر فائق السرعة ، لا يوجد قيود فيزيائية في تشغيل هياكل السيليكون المحرِّض. وجدوا أيضًا أن طاقة الليزر يجب أن تنتقل بطريقة سريعة في الوسط لتقليل فقدان الامتصاص غير الخطي. نشأت المشاكل التي تمت مواجهتها في العمل السابق من الفتحة الرقمية الصغيرة (NA) لليزر ، وهي نطاق الزاوية الذي يمكن فيه إسقاط الليزر عند إرساله وتركيزه. قام الباحثون بحل مشكلة الفتحة العددية باستخدام كرة السليكون كوسيط غمر صلب. عندما يتم تركيز الليزر على مركز الكرة ، يتم قمع انكسار كرة السيليكون تمامًا وتزداد الفتحة العددية بشكل كبير ، وبالتالي يتم حل مشكلة كتابة الفوتون السيليكوني.
في الواقع ، في تطبيقات الضوئيات السيليكونية ، قد تغير الكتابة بالليزر ثلاثية الأبعاد بشكل كبير أساليب التصميم والتصنيع في مجال ضوئيات السيليكون. تعتبر ضوئيات السليكون بمثابة الثورة القادمة للإلكترونيات الدقيقة ، والتي تؤثر على سرعة معالجة البيانات النهائية لليزر على مستوى الرقاقة. يفتح تطوير تقنية الكتابة بالليزر ثلاثية الأبعاد الباب لعالم جديد للإلكترونيات الدقيقة.