В Корее разрабатывают технологию, позволяющую «возводить» нанолазеры вертикально путем трехмерной печати
- KOREA HERALD
- 12 минут назад
- 2 мин. чтения
Корреспондент Гу Бон Хёк
- KAIST и POSTECH разрабатывает технологию трехмерной печати нанолазера
- Значительное сокращение затрат и времени при максимальной свободе дизайна
Изображение нанолазера, сгенерированное искусственным интеллектом. [Предоставлено KAIST]
В будущих передовых отраслях, таких как сверхскоростные оптические вычисления для искусственного интеллекта (ИИ) больших размеров, связь на базе квантовой криптографии и дисплеи дополненной реальности (AR) сверхвысокого разрешения, нанолазеры, которые обрабатывают информацию с помощью света, привлекают внимание как основные полупроводниковые устройства следующего поколения. Корейские исследователи предложили новую технологию изготовления, позволяющую размещать на полупроводниковых чипах нанолазеры высокой плотности, которые обрабатывают информацию с помощью света в пространствах и более тонких, чем человеческий волос.
6 января Корейский институт передовых технологии (KAIST) сообщил, что исследовательская группа под руководством профессора Ким Чжи Тхэ из факультета машиностроения в сотрудничестве с группой под руководством профессора Но Чжун Сока из POSTECH разработала технологию ультратонкой 3D-печати, позволяющую создавать «вертикальные нанолазеры» — основные компоненты оптических интегральных схем сверхвысокой плотности.
Литография - традиционный метод производства полупроводников - эффективен для массового производства идентичных структур, но имеет ограничения: процесс сложен и дорогостоящ, что затрудняет свободное изменение формы или положения устройств. Кроме того, большинство существующих лазеров «лежат» горизонтально на подложке, занимают значительное пространство и страдают от утечки света вниз, что приводит к снижению эффективности.
Для решения этих проблем исследовательская группа разработала новый метод трехмерной печати, при котором «перовскит» - полупроводниковый материал нового поколения, известный своей эффективной генерацией света - укладывается вертикально. В этой технологии используется «ультратонкая трехмерная печать на основе электрогидродинамики», которая с помощью напряжения точно контролирует капли чернил размером до аттолитра (10⁻¹⁸ л).
Это позволило напрямую печатать вертикальные наноструктуры в форме столбиков - более тонкие, чем человеческий волос - в точно заданных местах без сложных процессов резки материала.
Профессор Ким Чжи Тхэ (слева направо), доктор Шици Ху, профессор Но Чжун Сок (сверху справа) [Предоставлено KAIST]
Суть технологии заключается в том, чтобы сделать поверхность этих напечатанных перовскитных наноструктур исключительно гладкой, что значительно повышает эффективность лазера.
Исследовательская группа объединила технологию контроля кристаллизации в газовой фазе с процессом печати, добившись высококачественной структуры, в которой кристаллы почти идеально выровнены. Это позволило создать «высокоэффективный вертикальный нанолазер» с минимальными потерями света и стабильной работоспособностью.
Кроме того, они продемонстрировали, что можно с высокой точностью менять цвет излучаемого лазерного света путем регулировки высоты наноструктур. Используя это, они создали из лазеров защитные узоры, невидимые невооруженным глазом, но обнаруживаемые только с помощью специального оборудования, что подтвердило их потенциал для коммерциализации в качестве технологии защиты от подделок.
«Данная технология позволяет напрямую внедрять полупроводники для световых вычислений на чипах с высокой плотностью без сложных процессов» - сказал профессор Ким Чжи Тхэ, добавив: «Это ускорит коммерциализацию сверхскоростных оптических вычислений и технологий безопасности следующего поколения».
Результаты исследования опубликованы 6 декабря в международном научном журнале «ACS Nano».
Комментарии