Optical Prism International Market Competition

November 04, 2023

Onderzoekers hebben een zeer precieze methode ontwikkeld voor het strak samenstellen van optische apparaten op meerdere micrometer op een enkele chip.

Deze nieuwe methode kan op een dag de massaproductie van op chip gebaseerde optische systemen mogelijk maken, waardoor het mogelijk is voor meer compacte optische communicatie -apparaten en geavanceerde beeldvormingsapparaten.

Dimitars Jevtics van Strathclyde University in het VK zei: "De ontwikkeling van elektronische technologie op basis van siliciumtransistors heeft het systeem op chip krachtiger en flexibeler gemaakt." "Het optische systeem op een chip moet echter verschillende materialen op een chip integreren, dus we hebben niet dezelfde schaalontwikkeling gezien als siliciumelektronica."

In het tijdschrift "Optical Materials Express" van de Optica Publishing Group beschreven Jevtics en collega's hun nieuwe overdrachtsafdrukproces en demonstreerden ze hun vermogen om apparaten te plaatsen die zijn gemaakt van meerdere materialen op een enkele chip. Al deze apparaten zijn geïntegreerd in een voetafdruk die vergelijkbaar is met het apparaat zelf.

In tegenstelling tot andere methoden die meestal beperkt zijn tot een enkel materiaal, biedt deze nieuwe methode een materiële toolbox waaruit toekomstige systeemontwerpers kunnen selecteren en verwijzen.

optical lens

Op chip -optische communicatie vereist bijvoorbeeld de assemblage van lichtbronnen, kanalen en detectoren op componenten die kunnen worden geïntegreerd met siliciumchips. Ons transferafdrukproces kan opschalen door duizenden apparaten te integreren van verschillende materialen in een enkele wafel. Hiermee kunnen optische apparaten van micrometerschaal worden geïntegreerd in toekomstige computerchips met hoge dichtheid communicatie of chip biosensing laboratoriumplatforms

Een van de grootste uitdagingen van het samenstellen van meerdere apparaten op een chip is om te proberen ze heel strak samen te stellen zonder zich te bemoeien met apparaten die al op de chip zijn. Om dit doel te bereiken, hebben onderzoekers een methode ontwikkeld op basis van omkeerbare hechting, waarbij het apparaat uit de groeimatrix wordt verwijderd en op een nieuw oppervlak wordt vrijgegeven.

Onderzoekers hebben ook een multi -golflengte nanolasersysteem gemaakt door halfgeleider nanodraden op siliciumdioxide te plaatsen. Deze nieuwe methode voor transferafdrukken kan op een dag chipgebaseerde optische systemen produceren die in grote hoeveelheden zijn gemaakt van meerdere materialen.

Deze nieuwe methode maakt gebruik van een zachte polymeerstempel die op de bewegingsconsole van de robot is geïnstalleerd om het optische apparaat uit het substraat waarop het is vervaardigd te verwijderen. Plaats het geplaatste substraat onder het suspensie -apparaat en lijn het nauwkeurig uit met een microscoop. Eenmaal correct uitgelijnd, zullen de twee oppervlakken in contact komen, waardoor het apparaat van de polymeermarkering wordt losgelaten en op het doeloppervlak afgezet. De vooruitgang van precieze micro -assemblage robottechnologie, nanomanfabricagetechnologie en micro -beeldverwerkingstechnologie heeft deze methode mogelijk gemaakt.

Jevtics zei: "Door zorgvuldig de geometrische vorm van de afdichting te ontwerpen om het apparaat te matchen en de viscositeit van het polymeermateriaal te regelen, kunnen we het apparaat ontwerpen om te bepalen of het zal worden opgeheven of vrijgegeven." "Na optimalisatie zal het proces geen schade veroorzaken en kan worden opgeschaald door geautomatiseerde bewerkingen, compatibel met de productie van waferschaal

Om deze nieuwe technologie aan te tonen, integreerden onderzoekers optische resonatoren van aluminium galliumarsenide, diamant en galliumnitride op een enkele chip. Deze optische resonatoren vertonen goede optische transmissieprestaties, wat wijst op goed integratiewerkzaamheden.

Ze gebruikten ook afdrukmethoden om halfgeleider nanodraad lasers te produceren, waarbij ze de nanodraden op een ruimtelijk dichte manier op het oppervlak van het hoofdlichaam plaatsten. De scheiding tussen nanodraden gemeten door scanning elektronenmicroscopie vertoont ruimtelijke nauwkeurigheid binnen het bereik van 100 nanometers. Door halfgeleider nanodraden op siliciumdioxide te plaatsen, kunnen ze een nanolasersysteem met meerdere golflengte maken.

Als productietechnologie is deze drukmethode niet beperkt tot optische apparaten, "zei Jevtics. We hopen dat elektronische experts ook de mogelijkheid van de toepassing ervan in toekomstige systemen kunnen zien

Als de volgende stap streven onderzoekers ernaar deze resultaten te repliceren met meer apparaten om hun effectiviteit op grotere schaal te bewijzen. Ze hopen ook hun transferafdrukmethode te combineren met hun eerder ontwikkelde automatische uitlijningstechnologie, om honderden isolatieapparaten snel te meten, te selecteren en over te dragen voor beeldvormingsdoeleinden