Китайские физики создали способ массового формирования трёхмерных элементов фотонных чипов, который сокращает основной этап их изготовления с нескольких часов до десятков секунд.
Метод разработан в Институте физики Китайской академии наук совместно с Гонконгским университетом и другими организациями. Работа опубликована в журнале Advanced Materials.
Авторы продемонстрировали обработку 4-дюймовой (10 см) пластины целиком за один проход и преобразование плоских наноструктур по всей её поверхности с однородностью изгибов более 97 %.
Ионно-лучевая литография превосходит классическую фотолитографию, позволяя выпускать чипы с меньшими техническими нормами, но уступает ей в скорости. Китайцы ускорили обработку кремниевых пластин в сотни раз.
Технология получила название «оригами, индуцированное ионным пучком». Сначала методом электронной литографии на мембранах из нитрида кремния формировались плоские заготовки с золотым покрытием.
Затем пластину облучали широким параллельным пучком ионов аргона. Ионы создавали в приповерхностном слое дефекты и напряжения, из-за которых элементы синхронно изгибались в заданные трёхмерные конструкции.
В опытах использовались двухслойные элементы толщиной около 50 нм каждый слой, а формирование массивов происходило примерно за 20 секунд.
В обычном варианте сфокусированный пучок обрабатывает структуры точка за точкой: даже участок 100 × 100 мкм требует не менее семи минут, а крупные массивы — несколько часов.
Широкий пучок воздействовал на все элементы параллельно, поэтому время преобразования уменьшилось более чем в сто раз и почти не зависело от их количества.
Речь идёт об ускорении лишь одного этапа: полный цикл производства фотонного чипа займёт значительно больше времени, чем десятки секунд на эту операцию.
Для проверки учёные изготовили два устройства. Первое — трёхмерную хиральную метаповерхность для круговой поляризации света с круговым дихроизмом 0,8 на длине волны 3,41 мкм.
Второе — изгибаемую плазмонную решётку: при изменении кривизны резонанс перестраивался более чем на 150 нм в видимой области спектра.
Такие структуры применимы в поляризационных датчиках, спектральных фильтрах, оптических сетях связи и интегрированных фотонных схемах. Далее учёные оценят уровень брака, долговечность и себестоимость техпроцесса.
0 комментариев