Источник фото: MIT News
Исследователи Массачусетского технологического института разработали способ массового производства гибких и прозрачных кремниево-фотонных чипов. Такие микросхемы передают и обрабатывают данные с помощью света, а не электричества. Новая технология может применяться, в частности, в незаметных медицинских датчиках, повторяющих форму тела, и прозрачных дисплеях дополненной реальности.
Обычно чипы кремниевой фотоники остаются жёсткими и непрозрачными. Ранее учёным удавалось создавать отдельные гибкие либо прозрачные устройства, однако выпускать их в большом количестве было невозможно. Специалисты MIT совместно с инженерами NY Creates в комплексе Albany NanoTech создали процесс изготовления таких чипов на пластинах диаметром 300 миллиметров с использованием стандартного полупроводникового оборудования.
Сначала на кремниевую подложку наносят и формируют оптические волноводы — миниатюрные каналы для передачи света. Затем к пластине присоединяют временную кремниевую основу, переворачивают конструкцию и удаляют первоначальную подложку. После этого сверхтонкие слои оксида и волноводов закрепляют на прозрачной полиэфирной плёнке, а временную основу снимают.
В результате получается прозрачная и гибкая пластина толщиной в несколько микрон. При разработке технологии особое внимание уделили контролю напряжений в материале, поскольку при обработке большая пластина может деформироваться или разрушиться. Для этого использовались процессы при температуре не выше 500 градусов Цельсия, а на заключительном этапе удаления кремния применялось точное химическое травление.
Работоспособность платформы проверили в нескольких экспериментах. Чип многократно сгибали вокруг цилиндров разного диаметра, включая цилиндр толщиной с небольшой винт, и его характеристики не ухудшились. При этом заметное снижение параметров началось лишь после нескольких сгибаний вокруг зубочистки.
Также учёные оценили прозрачность устройства с помощью модели бионического глаза. Чип создавал лишь незначительную дымку и практически не искажал изображение. Результаты исследования, опубликованные в журнале Optica, позволяют рассчитывать на использование таких систем в изогнутых дисплеях дополненной реальности для лобовых стёкол и визоров пилотов.