Американские ученые создали гибкие и прозрачные кремниевые чипы
Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) разработали технологию производства кремниевых фотонных чипов, которые одновременно остаются гибкими и прозрачными. Ключевое преимущество разработки — совместимость со стандартным производством на 300-миллиметровых полупроводниковых пластинах, что потенциально упрощает переход от лабораторных прототипов к массовому выпуску.
Технология MIT подходит для серийного производства на 300-миллиметровых пластинах
Изображение сгенерировано Gemini // Источник изображения: Gemini
Кремниевая фотоника использует свет вместо электрических сигналов для передачи и обработки данных. Однако существующие фотонные чипы обычно изготавливаются на жестких кремниевых подложках, что ограничивает их применение в носимой электронике, устройствах дополненной реальности и оптических системах сложной формы.
Новая технология начинается так же, как обычное производство полупроводников. На кремниевой пластине формируются оптические волноводы — микроскопические каналы, по которым распространяется свет. Затем структура временно соединяется со второй кремниевой пластиной, после чего толстая подложка удаляется.
Оставшиеся сверхтонкие оксидные слои и волноводы переносятся на прозрачную полиэфирную пленку, а временная кремниевая опора также удаляется. В результате получается фотонная структура толщиной всего несколько микрометров, способная пропускать видимый свет и изгибаться без разрушения.
Во время испытаний чипы выдержали тысячи циклов изгиба вокруг цилиндров малого диаметра без заметного ухудшения характеристик. Существенная деградация начиналась только при изгибе вокруг объекта толщиной примерно с зубочистку.
Исследователи также проверили прозрачность материала на установке, имитирующей человеческий глаз. По их данным, структура практически не создает дымки и заметных оптических искажений, что открывает возможность размещать фотонные компоненты непосредственно перед глазами пользователя.
В числе наиболее перспективных применений разработчики называют очки дополненной реальности, изогнутые автомобильные лобовые стекла со встроенной оптикой, визоры пилотов, а также тонкие медицинские и носимые устройства, повторяющие форму человеческого тела.
Технология создана совместно со специалистами NY Creates в исследовательском центре Albany NanoTech. Одной из главных инженерных задач стало предотвращение деформации сверхтонкой структуры после удаления массивной кремниевой подложки. Для этого ученые ограничили температуру обработки 500 °C и совместили промышленное утончение кремния с селективным химическим травлением.
В дальнейшем команда MIT планирует повысить прозрачность материала, улучшить эффективность волноводов и интегрировать в гибкую платформу более сложные фотонные компоненты.