自90年代末以來(lái),研究人員一直在將飛秒 激光器 的超短脈沖寫(xiě)入具有寬帶隙的塊狀材料中,這些材料通常是絕緣體。但到目前為止,對(duì)于具有窄帶隙的材料,如硅和其他半導(dǎo)體材料,精密超快激光寫(xiě)入還是不能實(shí)現(xiàn)的。人們一直致力于為3D 激光寫(xiě)入在硅光子學(xué)中的應(yīng)用以及半導(dǎo)體中新物理現(xiàn)象的研究創(chuàng)造更多條件,從而拓展硅應(yīng)用的巨大市場(chǎng)。
此次試驗(yàn)中,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),飛秒激光器即使將激光能量提高到技術(shù)上的最大脈沖強(qiáng)度在結(jié)構(gòu)上仍然無(wú)法對(duì)體硅進(jìn)行處理。不過(guò),將飛秒激光器替換成超快激光時(shí),在誘導(dǎo)體硅結(jié)構(gòu)操作中沒(méi)有受到物理上的限制。他們還發(fā)現(xiàn)激光能量必須以快速的方式在介質(zhì)中傳輸,以便使非線性吸收的損失最小化。原來(lái)之前工作時(shí)遇到的問(wèn)題源于激光器的小數(shù)值孔徑(NA),也就是激光傳輸聚焦時(shí)可以投射的角度范圍??蒲腥藛T通過(guò)采用硅球作為固體浸入介質(zhì)解決了數(shù)值孔徑問(wèn)題。當(dāng)將激光聚焦在球體的中心時(shí),硅球完全抑制折射大大增加數(shù)值孔徑,從而解決了硅光子寫(xiě)入問(wèn)題。
事實(shí)上,在硅光子應(yīng)用中,進(jìn)行3D激光寫(xiě)入將可能大大改變硅光子學(xué)領(lǐng)域中設(shè)計(jì)和制備的方法。而硅光子學(xué)則被視為微電子學(xué)的下一場(chǎng)革命,影響著激光在芯片級(jí)別的最終數(shù)據(jù)處理速度,這一3D激光寫(xiě)入技術(shù)的研發(fā)為微電子學(xué)打開(kāi)了新世界的大門(mén)。
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