Concurrence du marché international optique du prisme

November 04, 2023

Les chercheurs ont développé une méthode très précise pour assembler étroitement les dispositifs optiques de niveau micrométrique sur une seule puce.

Cette nouvelle méthode peut un jour activer la production en masse de systèmes optiques à base de puces, ce qui permet de dispositifs de communication optique plus compacts et de dispositifs d'imagerie avancés.

Dimitars Jevtics de l'Université de Strathclyde au Royaume-Uni a déclaré: "Le développement de la technologie électronique basée sur des transistors en silicium a rendu le système sur Chip plus puissant et plus flexible." "Cependant, le système optique sur une puce doit intégrer différents matériaux sur une puce, nous n'avons donc pas vu le même développement d'échelle que l'électronique en silicium."

Dans le magazine "Optical Material Express" du groupe Optica Publishing, Jevtics et ses collègues ont décrit leur nouveau processus d'impression de transfert et ont démontré leur capacité à placer des appareils fabriqués à partir de plusieurs matériaux sur une seule puce. Tous ces appareils sont intégrés dans une empreinte de taille similaire à l'appareil lui-même.

Contrairement à d'autres méthodes qui sont généralement limitées à un seul matériau, cette nouvelle méthode fournit une boîte à outils de matériau à partir de laquelle les futurs concepteurs de systèmes peuvent sélectionner et faire référence.

optical lens

Par exemple, la communication optique sur les puces nécessitera l'assemblage de sources de lumière, de canaux et de détecteurs sur des composants qui peuvent être intégrés aux puces de silicium. Notre processus d'impression de transfert peut évoluer en intégrant des milliers d'appareils en différents matériaux sur une seule plaquette. Cela permettra à l'intégration des dispositifs optiques à l'échelle micrométrique dans les puces informatiques de communication à haute densité ou les plates-formes de laboratoire de biocontage des puces

L'un des plus grands défis de l'assemblage de plusieurs appareils sur une puce est d'essayer de les rassembler très étroitement sans interférer avec des appareils déjà sur la puce. Pour atteindre cet objectif, les chercheurs ont développé une méthode basée sur l'adhésion réversible, dans laquelle l'appareil est retiré de la matrice de croissance et libéré sur une nouvelle surface.

Les chercheurs ont également créé un système de nanolaser à longueur d'onde multiple en plaçant des nanofils semi-conducteurs sur du dioxyde de silicium. Cette nouvelle méthode d'impression de transfert peut un jour produire des systèmes optiques à base de puces en matériaux multiples en grande quantité.

Cette nouvelle méthode utilise un tampon polymère doux installé sur la console de mouvement du robot pour éliminer le dispositif optique du substrat sur lequel il a été fabriqué. Placez le substrat placé sous le dispositif de suspension et alignez-le avec précision à l'aide d'un microscope. Une fois correctement alignés, les deux surfaces entreront en contact, libérant le dispositif à partir du marqueur du polymère et le déposant sur la surface cible. L'avancement de la technologie de robot de micro-assemblage précise, de la technologie de fabrication de nanofeuille et de la technologie de traitement des micro-image a rendu cette méthode possible.

Jevtics a déclaré: "En concevant soigneusement la forme géométrique du joint pour correspondre à l'appareil et en contrôlant la viscosité du matériau polymère, nous pouvons concevoir l'appareil pour déterminer s'il sera levé ou libéré." "Après l'optimisation, le processus ne causera aucun dommage et peut être mis à l'échelle par le biais d'opérations automatisées, compatibles avec la fabrication d'échelle de plaquette

Pour démontrer cette nouvelle technologie, les chercheurs ont intégré des résonateurs optiques d'arséniure de gallium en aluminium, de diamant et de nitrure de gallium sur une seule puce. Ces résonateurs optiques présentent de bonnes performances de transmission optique, indiquant de bons travaux d'intégration.

Ils ont également utilisé des méthodes d'impression pour fabriquer des lasers de nanofils semi-conducteurs, plaçant les nanofils de manière spatialement dense à la surface du corps principal. La séparation entre les nanofils mesurée par microscopie électronique à balayage montre une précision spatiale dans la plage de 100 nanomètres. En plaçant des nanofils semi-conducteurs sur du dioxyde de silicium, ils peuvent créer un système de nanolaser à longueur multiple.

En tant que technologie de fabrication, cette méthode d'impression ne se limite pas aux appareils optiques ", a déclaré Jevtics. Nous espérons que les experts électroniques pourront également voir la possibilité de son application dans les systèmes futurs

En tant qu'étape suivante, les chercheurs s'efforcent de reproduire ces résultats avec plus d'appareils pour prouver leur efficacité à plus grande échelle. Ils espèrent également combiner leur méthode d'impression de transfert avec leur technologie d'alignement automatique précédemment développée, afin de mesurer, sélectionner et transférer rapidement des centaines de dispositifs d'isolement à des fins d'imagerie