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(diào)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(zhì)上是平面結(jié)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(jié)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(nèi)部顯示出任意的無需上方或下方附加結(jié)構的三維制作。
因此研究人員將這些復雜的三維架構轉(zhuǎn)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(chǎn)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(jié)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(nèi)”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(nèi)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(nèi)架構和功能，例如開發(fā)新穎的芯片內(nèi)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(jié)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(nèi)部顯示出任意的無需上方或下方附加結(jié)構的三維制作。
因此研究人員將這些復雜的三維架構轉(zhuǎn)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(chǎn)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(jié)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(nèi)”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(nèi)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(nèi)架構和功能，例如開發(fā)新穎的芯片內(nèi)波導，晶圓激光切片，探索將其擴展到其他半導體。”
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