物理學家理查德·費曼（Richard Feynman）曾經(jīng)做過 “底部有足夠大的空間”的演講。這個演講經(jīng)常被引用來強調現(xiàn)代微納米制造技術的成功，以及微型化發(fā)展帶來的可用空間的價值。作為現(xiàn)代計算機、移動通信和光子器件的基礎——硅已被證明其具有的良好性能。而這些進步通?？梢杂媚柖擅枋?。然而，現(xiàn)代處理器本質上是平面結構的堆疊。從這點來說，硅微電子學和光子學仍然是2維的。
現(xiàn)在，一支柏爾肯特大學和中東技術大學（均位于土耳其安卡拉）的多元科學家團隊已經(jīng)找到了一種將激光寫入結構封裝進硅芯片的方法。在最新一期的《自然·光子學》（Nature Photonics）中，研究人員描述了他們的新方法，它使用聚焦紅外激光束在硅片中創(chuàng)建1微米分辨率的構件。研究人員第一次在硅片內部顯示出任意的無需上方或下方附加結構的三維制作。
因此研究人員將這些復雜的三維架構轉換為功能性光學器件，如透鏡、波導、全息圖和其他光學元件。 Bilkent物理系的onur Tokel博士（該文的主要作者）說，“我們通過利用非線性激光材料相互作用產生的動力得到可控的構建塊來實現(xiàn)這一點。在任何三維制造方法中，速度，分辨率和復雜度之間都有一個平衡，通過這種方法，我們將找到最佳的平衡。這種方法關鍵之處在于要注意到大多數(shù)實用的部件可以由棒狀或針狀的構件制成。我們的方法可以精確地創(chuàng)建這樣的塊，同時還可以保留每個塊約1微米的寬度。更好之處在于，可以組合棒狀塊來創(chuàng)建二維層，甚至更復雜的三維形狀，可以簡單地通過在芯片上掃描激光束創(chuàng)建。”
該方法的另一個結果與三維打印或雕刻有關。 研究人員發(fā)現(xiàn)，通過將激光修飾區(qū)域暴露于特定的化學蝕刻劑中，可以實現(xiàn)整個晶片的三維雕刻。 他們展示了各種微觀組件，如微通道，直通硅通孔，懸臂和微柱，而這些元件利用其他一些方法很難創(chuàng)造。 物理系Serim Ilday博士（該論文的共同作者）說：“我注意到，這是一種直接激光寫入方法，不需要使用掩模，與反應離子蝕刻和電子束光刻相比便宜。” 該團隊的方法還具有附加的好處，所有展示的光學和MEMS器件原則上與已有的CMOS制造方法兼容。
受到“片上”硅片器件成功的啟發(fā)，該團隊創(chuàng)造了“片內”器件，作為基于直接三維激光制造的新型組件的速記描述符。“這種可能性是無止境的，這種方法使全新的芯片內器件成為可能，例如用于近紅外光子學和中紅外光子學的硅-光學元件，或者用于有效冷卻電子芯片的曲折微流體通道，” ?mer Ilday發(fā)現(xiàn)。?mer Ilday是另一位共同作者，同時也是電氣與電子工程和物理系的成員。
“事實上，”他繼續(xù)說，“我們已經(jīng)開始展示新的片內架構和功能，例如開發(fā)新穎的芯片內波導，晶圓激光切片，探索將其擴展到其他半導體。”
現(xiàn)在，一支柏爾肯特大學和中東技術大學（均位于土耳其安卡拉）的多元科學家團隊已經(jīng)找到了一種將激光寫入結構封裝進硅芯片的方法。在最新一期的《自然·光子學》（Nature Photonics）中，研究人員描述了他們的新方法，它使用聚焦紅外激光束在硅片中創(chuàng)建1微米分辨率的構件。研究人員第一次在硅片內部顯示出任意的無需上方或下方附加結構的三維制作。
因此研究人員將這些復雜的三維架構轉換為功能性光學器件，如透鏡、波導、全息圖和其他光學元件。 Bilkent物理系的onur Tokel博士（該文的主要作者）說，“我們通過利用非線性激光材料相互作用產生的動力得到可控的構建塊來實現(xiàn)這一點。在任何三維制造方法中，速度，分辨率和復雜度之間都有一個平衡，通過這種方法，我們將找到最佳的平衡。這種方法關鍵之處在于要注意到大多數(shù)實用的部件可以由棒狀或針狀的構件制成。我們的方法可以精確地創(chuàng)建這樣的塊，同時還可以保留每個塊約1微米的寬度。更好之處在于，可以組合棒狀塊來創(chuàng)建二維層，甚至更復雜的三維形狀，可以簡單地通過在芯片上掃描激光束創(chuàng)建。”
該方法的另一個結果與三維打印或雕刻有關。 研究人員發(fā)現(xiàn)，通過將激光修飾區(qū)域暴露于特定的化學蝕刻劑中，可以實現(xiàn)整個晶片的三維雕刻。 他們展示了各種微觀組件，如微通道，直通硅通孔，懸臂和微柱，而這些元件利用其他一些方法很難創(chuàng)造。 物理系Serim Ilday博士（該論文的共同作者）說：“我注意到，這是一種直接激光寫入方法，不需要使用掩模，與反應離子蝕刻和電子束光刻相比便宜。” 該團隊的方法還具有附加的好處，所有展示的光學和MEMS器件原則上與已有的CMOS制造方法兼容。
受到“片上”硅片器件成功的啟發(fā)，該團隊創(chuàng)造了“片內”器件，作為基于直接三維激光制造的新型組件的速記描述符。“這種可能性是無止境的，這種方法使全新的芯片內器件成為可能，例如用于近紅外光子學和中紅外光子學的硅-光學元件，或者用于有效冷卻電子芯片的曲折微流體通道，” ?mer Ilday發(fā)現(xiàn)。?mer Ilday是另一位共同作者，同時也是電氣與電子工程和物理系的成員。
“事實上，”他繼續(xù)說，“我們已經(jīng)開始展示新的片內架構和功能，例如開發(fā)新穎的芯片內波導，晶圓激光切片，探索將其擴展到其他半導體。”
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