Нещодавно Марго Шаналь, науковець з Франції, Катару, Росії та Греції, опублікувала в останньому випуску Nature Communications статтю під назвою «Перетинаємо поріг надшвидкісного лазерного письма об’ємним кремнієм». Під час попередніх спроб написати надшвидкі лазери на кремнії фемтосекундні лазери зробили прорив у структурній нездатності обробляти сильний кремній. Використання екстремальних значень NA дозволяє лазерним імпульсам досягати достатньої іонізації для руйнування хімічних зв’язків у кремнії, що призводить до постійних структурних змін у кремнієвих матеріалах.
З кінця 1990-х років дослідники записували ультракороткі імпульси фемтосекундних лазерів в об’ємні матеріали з широкою забороненою зоною, які зазвичай є ізоляторами. Але до цих пір для матеріалів з вузькою забороненою зоною, таких як кремній та інші напівпровідникові матеріали, неможливо досягти точного надшвидкого лазерного запису. Люди працюють над тим, щоб створити більше умов для застосування тривимірного лазерного письма в Silicon Photonics і вивчення нових фізичних явищ у напівпровідниках, щоб розширити величезний ринок кремнієвих застосувань.
У цьому експерименті вчені виявили, що навіть якщо фемтосекундні лазери збільшують енергію лазера до максимальної інтенсивності імпульсу технічно, об’ємний кремній не може бути оброблений структурно. Однак, коли фемтосекундні лазери замінюються надшвидкими лазерами, немає фізичних обмежень у роботі індукторних кремнієвих структур. Вони також виявили, що лазерна енергія повинна швидко передаватися в середовищі, щоб мінімізувати втрату нелінійного поглинання. Проблеми, що виникли в попередній роботі, виникли через малу числову апертуру (NA) лазера, яка є діапазоном кутів, в якому лазер може проектуватися, коли він передається і фокусується. Дослідники вирішили проблему числової апертури, використовуючи кремнієву сферу як тверде імерсійне середовище. Коли лазер фокусується в центрі сфери, заломлення кремнієвої сфери повністю пригнічується, а числова апертура значно збільшується, що вирішує проблему запису кремнієвих фотонів.
Насправді, у застосуваннях кремнієвої фотоніки 3D-лазерний запис може значно змінити дизайн і методи виготовлення в області кремнієвої фотоніки. Кремнієва фотоніка розглядається як наступна революція мікроелектроніки, яка впливає на кінцеву швидкість обробки даних лазером на рівні мікросхеми. Розвиток технології 3D лазерного письма відкриває двері в новий світ мікроелектроніки.
