Pengetahuan Profesional

Kemajuan Baharu dalam Aplikasi Silikon

2021-03-31
Baru-baru ini, Margaux Chanal, seorang saintis dari Perancis, Qatar, Rusia dan Greece, menerbitkan kertas kerja bertajuk Crossing the threshold of ultrafast laser writing in bulk silicon dalam terbitan terbaru Nature Communications. Dalam percubaan sebelumnya untuk menulis laser ultra-pantas dalam silikon, laser femtosaat telah membuat penemuan dalam ketidakupayaan struktur untuk memproses silikon pukal. Penggunaan nilai NA yang melampau membolehkan denyutan laser mencapai pengionan yang mencukupi untuk memusnahkan ikatan kimia dalam silikon, yang membawa kepada perubahan struktur kekal dalam bahan silikon.
Sejak akhir 1990-an, penyelidik telah menulis denyut ultra pendek laser femtosaat ke dalam bahan pukal dengan celah jalur lebar, yang biasanya merupakan penebat. Tetapi sehingga kini, untuk bahan dengan jurang jalur sempit, seperti silikon dan bahan semikonduktor lain, penulisan laser ultra-pantas yang tepat tidak dapat dicapai. Orang ramai telah berusaha untuk mewujudkan lebih banyak syarat untuk aplikasi penulisan laser 3D dalam Silicon Photonics dan kajian fenomena fizikal baharu dalam semikonduktor, untuk mengembangkan pasaran besar aplikasi silikon.
Dalam eksperimen ini, saintis mendapati bahawa walaupun laser femtosaat meningkatkan tenaga laser kepada intensiti nadi maksimum secara teknikal, silikon pukal tidak boleh diproses secara struktur. Walau bagaimanapun, apabila laser femtosaat digantikan dengan laser ultrafast, tiada had fizikal dalam operasi struktur silikon induktor. Mereka juga mendapati bahawa tenaga laser mesti dihantar dengan cara yang cepat dalam medium untuk meminimumkan kehilangan penyerapan bukan linear. Masalah-masalah yang dihadapi dalam kerja-kerja sebelumnya adalah berpunca daripada apertur berangka kecil (NA) laser, iaitu julat sudut di mana laser boleh ditayangkan apabila ia dihantar dan difokuskan. Para penyelidik menyelesaikan masalah apertur berangka dengan menggunakan sfera silikon sebagai medium rendaman pepejal. Apabila laser difokuskan pada pusat sfera, pembiasan sfera silikon ditindas sepenuhnya dan apertur berangka meningkat dengan banyak, sekali gus menyelesaikan masalah penulisan foton silikon.
Malah, dalam aplikasi fotonik silikon, penulisan laser 3D mungkin banyak mengubah reka bentuk dan kaedah fabrikasi dalam bidang fotonik silikon. Fotonik silikon dianggap sebagai revolusi mikroelektronik seterusnya, yang menjejaskan kelajuan pemprosesan data akhir laser pada tahap cip. Perkembangan teknologi penulisan laser 3D membuka pintu kepada dunia baharu untuk mikroelektronik.