Concorrenza sul mercato internazionale del prisma ottico

November 04, 2023

I ricercatori hanno sviluppato un metodo altamente preciso per assemblare strettamente dispositivi ottici a livello di micrometro su un singolo chip.

Questo nuovo metodo un giorno può consentire la produzione di massa di sistemi ottici a base di chip, rendendo possibile per dispositivi di comunicazione ottica più compatti e dispositivi di imaging avanzati.

Dimitars Jevtics della Strathclyde University nel Regno Unito ha dichiarato: "Lo sviluppo della tecnologia elettronica basata sui transistor al silicio ha reso il sistema su chip più potente e flessibile". "Tuttavia, il sistema ottico su un chip deve integrare materiali diversi su un chip, quindi non abbiamo visto lo stesso sviluppo della scala dell'elettronica al silicio."

Nella rivista "Optical Materials Express" del gruppo Optica Publishing, Jevtics e colleghi hanno descritto il loro nuovo processo di stampa di trasferimento e hanno dimostrato la loro capacità di posizionare dispositivi realizzati con più materiali su un singolo chip. Tutti questi dispositivi sono integrati in un'impronta di dimensioni simili al dispositivo stesso.

A differenza di altri metodi che sono generalmente limitati a un singolo materiale, questo nuovo metodo fornisce una cassetta degli attrezzi di materiale da cui i progettisti di sistemi futuri possono selezionare e fare riferimento.

optical lens

Ad esempio, sulla comunicazione ottica dei chip richiederà l'assemblaggio di fonti di luce, canali e rilevatori su componenti che possono essere integrati con chip di silicio. Il nostro processo di stampa di trasferimento può aumentare integrando migliaia di dispositivi realizzati con materiali diversi su un unico wafer. Ciò consentirà di integrare i dispositivi ottici su scala micrometrica in futuri chip per computer di comunicazione ad alta densità o piattaforme di laboratorio di biosensing chip

Una delle maggiori sfide dell'assemblaggio di più dispositivi su un chip è cercare di metterli molto stretti senza interferire con i dispositivi già sul chip. Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori hanno sviluppato un metodo basato sull'adesione reversibile, in cui il dispositivo viene rimosso dalla matrice di crescita e rilasciato su una nuova superficie.

I ricercatori hanno anche creato un sistema di nanolaser a più lunghezza d'onda posizionando nanofili a semiconduttore sul biossido di silicio. Questo nuovo metodo di stampa di trasferimento può un giorno produrre sistemi ottici a base di chip realizzati con più materiali in grandi quantità.

Questo nuovo metodo utilizza un timbro polimerico morbido installato sulla console di movimento del robot per rimuovere il dispositivo ottico dal substrato su cui è stato prodotto. Posizionare il substrato posizionato sotto il dispositivo di sospensione e allinearlo accuratamente usando un microscopio. Una volta allineate correttamente, le due superfici entreranno in contatto, rilasciando il dispositivo dal marcatore polimerico e depositandolo sulla superficie target. L'avanzamento della tecnologia di robot micro assemblaggio precisa, della tecnologia di nanomanufacturing e della tecnologia di elaborazione delle micro immagini ha reso possibile questo metodo.

Jevtics ha dichiarato: "Progettando attentamente la forma geometrica del sigillo per abbinare il dispositivo e controllando la viscosità del materiale polimerico, possiamo progettare il dispositivo per determinare se verrà sollevato o rilasciato." "Dopo l'ottimizzazione, il processo non causerà alcun danno e può essere ridimensionato attraverso operazioni automatizzate, compatibile con la produzione in scala di wafer

Per dimostrare questa nuova tecnologia, i ricercatori hanno integrato i risonatori ottici di arsenuro di gallio in alluminio, diamanti e nitruro di gallio su un singolo chip. Questi risonatori ottici presentano buone prestazioni di trasmissione ottica, indicando un buon lavoro di integrazione.

Hanno anche usato metodi di stampa per produrre laser a nanofili a semiconduttore, posizionando i nanofili in modo spazialmente denso sulla superficie del corpo principale. La separazione tra i nanofili misurata mediante microscopia elettronica a scansione mostra una precisione spaziale nell'intervallo di 100 nanometri. Mettendo i nanofili a semiconduttore su biossido di silicio, possono creare un sistema di nanolaser a più lunghezza d'onda.

Come tecnologia di produzione, questo metodo di stampa non si limita ai dispositivi ottici ", ha affermato Jevtics. Speriamo che gli esperti elettronici possano anche vedere la possibilità della sua applicazione nei sistemi futuri

Come passo successivo, i ricercatori si stanno sforzando di replicare questi risultati con più dispositivi per dimostrare la loro efficacia su una scala più ampia. Sperano anche di combinare il loro metodo di stampa di trasferimento con la loro tecnologia di allineamento automatico precedentemente sviluppato, al fine di misurare, selezionare e trasferire rapidamente centinaia di dispositivi di isolamento a fini di imaging