Οι ερευνητές συνδυάζουν οπτικές συσκευές από πολλά υλικά σε ένα μόνο τσιπ

Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο για τη συναρμολόγηση αρκετών νανο-οπτικών συσκευών σε κοντινή απόσταση σε ένα μόνο τσιπ. Έδειξαν μια μέθοδο εκτύπωσης μεταφοράς τοποθετώντας νανοσωλήνες σε απόσταση 1 έως 3 μικρών. Πίστωση: Dematers Giftex, University of Strathclyde

Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια μέθοδο υψηλής ανάλυσης για τη συναρμολόγηση πολλαπλών οπτικών συσκευών μικρής κλίμακας σε απόσταση μεταξύ τους σε ένα μόνο τσιπ. Η νέα προσέγγιση θα μπορούσε κάποτε να επιτρέψει τη μαζική κατασκευή φωτονικών συστημάτων βασισμένων σε τσιπ που θα επέτρεπαν πιο συμπαγείς οπτικές επικοινωνίες και προηγμένες συσκευές απεικόνισης.


«Η ανάπτυξη ηλεκτρονικών με βάση τα τρανζίστορ πυριτίου επέτρεψε όλο και πιο ισχυρά και ευέλικτα συστήματα πατατακι, “Dimitars Jevtics από το Πανεπιστήμιο του Strathclyde στο Ηνωμένο Βασίλειο.” Ωστόσο, τα οπτικά συστήματα σε ένα τσιπ απαιτούν την ενσωμάτωση διαφορετικών υλικών σε ένα μόνο τσιπ και, ως εκ τούτου, δεν έχουν γνωρίσει την ίδια κλίμακα ανάπτυξης με τα ηλεκτρονικά πυριτίου.

Στην Ομάδα Εκδόσεων Optica Υλικό Οπτικής Εξπρές, Ο Jevtics και οι συνεργάτες του περιγράφουν τη νέα τους διαδικασία εκτύπωσης και καταδεικνύουν την ικανότητά του να τοποθετεί συσκευές από πολλαπλά υλικά σε ένα μόνο τσιπ, όλες ενσωματωμένες σε χώρο παρόμοιο σε μέγεθος με τις ίδιες τις συσκευές. Ενώ οι άλλες μέθοδοι συνήθως περιορίζονται σε ένα μόνο υλικό, αυτή η νέα προσέγγιση παρέχει μια εργαλειοθήκη υλικών που οι μελλοντικοί σχεδιαστές συστημάτων μπορούν να εκμεταλλευτούν.

“Οι οπτικές επικοινωνίες σε ένα τσιπ, για παράδειγμα, απαιτούν τη συναρμολόγηση οπτικών πηγών, καναλιών και ανιχνευτών σε υποσύνολα που μπορούν να συνδυαστούν με τσιπ πυριτίου”, δήλωσε ο Giftex. “Η διαδικασία εκτύπωσης μεταφοράς μας μπορεί να κλιμακωθεί για να ενσωματώσει χιλιάδες συσκευές από διαφορετικά υλικά σε ένα μόνο τσιπ. Αυτό θα επέτρεπε την κλίμακα μικρών Οπτικές συσκευές Να ενσωματωθεί σε μελλοντικά τσιπ υπολογιστών για επικοινωνίες υψηλής πυκνότητας ή σε εργαστηριακές πλατφόρμες βιοαισθητοποίησης. ”

Ο καλύτερος τρόπος για να επιλέξετε και να τοποθετήσετε

Μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις με τη συναρμολόγηση πολλαπλών συσκευών σε ένα τσιπ είναι να προσπαθήσουμε να τις τοποθετήσουμε πολύ κοντά χωρίς να διαταράξουμε τις συσκευές που βρίσκονται ήδη στο τσιπ. Για να επιτευχθεί αυτό, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια μέθοδο βασισμένη σε αναστρέψιμη πρόσφυση στην οποία α συσκευή Συλλαμβάνεται και απελευθερώνεται από το δικό του υπόστρωμα ανάπτυξης και τοποθετείται σε νέα επιφάνεια.

Οι ερευνητές συνδυάζουν οπτικές συσκευές από πολλά υλικά σε ένα μόνο τσιπ

Οι ερευνητές δημιούργησαν επίσης ένα σύστημα νανο-λέιζερ πολλών μηκών κύματος τοποθετώντας ημιαγωγά νανοσύρματα σε διοξείδιο του πυριτίου. Η νέα μέθοδος εκτύπωσης μεταφοράς θα μπορούσε κάποτε να επιτρέψει τη μαζική κατασκευή οπτικών συστημάτων βασισμένων σε τσιπ από πολλαπλά υλικά. Πίστωση: Dematers Giftex, University of Strathclyde

Η νέα μέθοδος χρησιμοποιεί μια μαλακή σφραγίδα πολυμερούς τοποθετημένη σε ένα αυτοματοποιημένο στάδιο ελέγχου κίνησης για να συλλάβει μια οπτική συσκευή από το υπόστρωμα στο οποίο είναι κατασκευασμένη. Το υπόστρωμα στο οποίο θα τοποθετηθεί τοποθετείται στη συνέχεια κάτω από τη συσκευή ανάρτησης και ευθυγραμμίζεται ακριβώς με ένα μικροσκόπιο. Μόλις ευθυγραμμιστούν σωστά, οι δύο επιφάνειες έρχονται σε επαφή, απελευθερώνοντας τη συσκευή από τη σφραγίδα πολυμερούς και τοποθετώντας την στην επιφάνεια -στόχο. Πρόοδοι στη μικρο-ρομποτική για συναρμολόγηση ακριβείας, τεχνικές νανοκατασκευής Η μικροσκοπική επεξεργασία εικόνας κατέστησε δυνατή αυτήν την προσέγγιση.

“Με προσεκτική μηχανική σφράγιση ώστε να ταιριάζει στη συσκευή και ελέγχοντας την πρόσφυση του πολυμερούς υλικού, μπορούμε να σχεδιάσουμε αν η συσκευή θα συλληφθεί ή θα απελευθερωθεί”, δήλωσε ο Jevtics. “Όταν αυτή η διαδικασία βελτιωθεί, δεν βλάπτει και μπορεί να κλιμακωθεί χρησιμοποιώντας αυτοματισμό για να είναι συμβατή με την κατασκευή σε κλίμακα γκοφρέτας.”

Δημιουργήστε μια πυκνά γεμάτη διαφάνεια

Για να αποδείξουν τη νέα τεχνική, οι ερευνητές συνδύασαν οπτικούς συντονιστές αρσενιδίου γαλλίου, διαμαντιού και νιτριδίου του γαλλίου σε μονή φέταΤο Αυτοί οι οπτικοί συντονιστές έδειξαν καλή οπτική μετάδοση, πράγμα που δείχνει ότι η ενσωμάτωση λειτουργεί καλά.

Χρησιμοποίησαν επίσης τη μέθοδο εκτύπωσης για να δημιουργήσουν ένα λέιζερ ημιαγωγών σε νανοκλίμακα τοποθετώντας νανοσύρματα στις επιφάνειες του ξενιστή σε χωρικά πυκνές διατάξεις. Οι μετρήσεις ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης του διαχωρισμού των νανοσυρμάτων έδειξαν χωρική ανάλυση στην περιοχή των 100 nm. Τοποθετώντας ημιαγώγιμα νανοσύρματα σε διοξείδιο του πυριτίου, μπόρεσαν να δημιουργήσουν ένα σύστημα νανο-λέιζερ πολλών μηκών κύματος.

“Ως τεχνολογία κατασκευής, αυτή η μέθοδος εκτύπωσης δεν περιορίζεται σε οπτικές συσκευές”, δήλωσε ο Giftex. “Ας ελπίσουμε ότι οι επαγγελματίες ηλεκτρονικών θα δουν επίσης δυνατότητες για το πώς μπορεί να εφαρμοστεί σε μελλοντικά συστήματα.”

Ως επόμενο βήμα, οι ερευνητές εργάζονται για να αναπαράγουν αυτά τα αποτελέσματα με μεγαλύτερο αριθμό συσκευών για να δείξουν ότι λειτουργούν σε μεγαλύτερες κλίμακες. Θέλουν επίσης να συνδυάσουν μια μέθοδο εκτύπωσης μεταφοράς με την προηγουμένως αναπτυγμένη τεχνολογία αυτοματοποιημένης ευθυγράμμισης για να επιτρέψουν την ταχεία κλιμάκωση, επιλογή και μεταφορά εκατοντάδων απομονωμένων συσκευών για εφαρμογές σε απεικονιστικά και υβριδικά οπτικά κυκλώματα.


Διακόσμηση πυριτίου σε κλίμακα ενός νανομέτρου


περισσότερες πληροφορίες:
Dimitars Jevtics et al, Εντατική χωρική ενσωμάτωση συσκευών μικρής κλίμακας από πολλαπλά υλικά σε ένα μόνο τσιπ μέσω εκτύπωσης μεταφοράς, Υλικό Οπτικής Εξπρές (2021). DOI: 10.1364 / OME.432751

Εισαγωγή του
Οπτική Εταιρεία

το απόσπασμα: Οι ερευνητές συνδυάζουν οπτικές συσκευές κατασκευασμένες από πολλαπλά υλικά σε ένα τσιπ (2021, 29 Σεπτεμβρίου) Ανακτήθηκε στις 29 Σεπτεμβρίου 2021 από https://phys.org/news/2021-09-optical-devices-multiple-materials-chip. Html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη αντιμετώπιση για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Φύση: Οι σφήκες παρακολουθούν τις κοντινές φωλιές σε μια «καταπληκτική πράξη ανιδιοτέλειας»

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *