실리콘 응용 분야의 새로운 발전

최근 프랑스, ​​카타르, 러시아, 그리스의 과학자인 Margaux Chanal은 Nature Communications 최신호에 벌크 실리콘에 초고속 레이저 쓰기의 한계를 넘어라는 제목의 논문을 발표했습니다. 실리콘에 초고속 레이저를 작성하려는 이전 시도에서 펨토초 레이저는 벌크 실리콘을 처리할 수 없는 구조적 무능력에서 획기적인 발전을 이루었습니다. 극도의 NA 값을 사용하면 레이저 펄스가 충분한 이온화를 달성하여 실리콘의 화학 결합을 파괴하여 실리콘 재료의 영구적인 구조적 변화를 유도할 수 있습니다.
1990년대 후반부터 연구원들은 펨토초 레이저의 초단파 펄스를 일반적으로 절연체인 넓은 밴드갭을 갖는 벌크 재료에 작성해 왔습니다. 그러나 지금까지는 실리콘이나 기타 반도체 재료와 같이 밴드갭이 좁은 재료의 경우 정밀한 초고속 레이저 라이팅이 불가능했다. 사람들은 실리콘 포토닉스에서 3D 레이저 쓰기의 응용과 반도체의 새로운 물리적 현상 연구를 위한 더 많은 조건을 만들고 실리콘 응용의 거대한 시장을 확장하기 위해 노력해 왔습니다.
이 실험에서 과학자들은 펨토초 레이저가 기술적으로 레이저 에너지를 최대 펄스 강도로 증가시킨다 하더라도 벌크 실리콘을 구조적으로 처리할 수 없다는 것을 발견했습니다. 그러나 펨토초 레이저가 초고속 레이저로 대체되면 인덕터 실리콘 구조의 작동에 물리적 제한이 없습니다. 그들은 또한 비선형 흡수의 손실을 최소화하기 위해 레이저 에너지가 매체에서 빠른 방식으로 전달되어야 한다는 것을 발견했습니다. 이전 작업에서 직면한 문제는 레이저의 작은 개구수(NA)에서 비롯되었는데, 이는 레이저가 투과되고 집속될 때 레이저가 투사될 수 있는 각도 범위입니다. 연구원들은 실리콘 구체를 고체 침지 매체로 사용하여 개구수 ​​문제를 해결했습니다. 레이저가 구의 중심에 초점을 맞추면 실리콘 구의 굴절이 완전히 억제되고 개구수가 크게 증가하여 실리콘 광자 쓰기 문제를 해결합니다.
사실, 실리콘 포토닉스 응용 분야에서 3D 레이저 라이팅은 실리콘 포토닉스 분야의 설계 및 제조 방법을 크게 바꿀 수 있습니다. 실리콘 포토닉스는 칩 수준에서 레이저의 최종 데이터 처리 속도에 영향을 미치는 마이크로일렉트로닉스의 다음 혁명으로 간주됩니다. 3D 레이저 라이팅 기술의 발전은 마이크로일렉트로닉스의 새로운 세계를 열어줍니다.