Китайские учёные ускорили производство фотонных чипов в сотни раз
Прорыв в фотонной литографии
Учёные из Института физики Китайской академии наук (CAS) совместно с Гонконгским университетом разработали методику масштабного формирования трёхмерных элементов фотонных чипов, который сокращает основной этап их изготовления с нескольких часов до десятков секунд. 
Технология «оригами, индуцированное ионным пучком»
Метод получил название «оригами, индуцированное ионным пучком». Сначала на мембранах из нитрида кремния методами электронной литографии сформированы плоские заготовки, покрытые слоем золота. Затем 4-дюймовую (10-см) пластину целиком облучают широким параллельным пучком ионов аргона. Ионы создают в приповерхностном слое дефекты и внутренние механические напряжения, из-за которых заранее подгетовленные элементы синхронно изгибаются и превращаются в заданные трёхмерные конструкции.
В опытах использовались двухслойные элементы с толщиной каждого слоя около 50 нм, а заметное формирование массивов происходило примерно за 20 секунд. При этом обеспечена однородность изгибов более чем для 97% изготовленных таким образом наноэлементов.
Преимущество перед традиционным FIB
В обычном варианте ионно-лучевой литографии сфокусированный ионный пучок обрабатывает структуры последовательно, практически точка за точкой: даже участок размером около 100 × 100 мкм может потребовать не менее семи минут, а обработка крупных массивов — несколько часов. Китайские учёные использовали широкий пучок, который параллельно воздействовал на все элементы на пластине, поэтому время преобразования уменьшилось более чем в сто раз и почти не зависело от количества одинаковых элементов на пластине.
Демонстрация устройств
Для проверки технологии учёные изготовили два типа устройств. Во-первых, трёхмерную хиральную метаповерхность для задач круговой поляризации света, которая показала круговой дихроизм 0,8 на длине волны 3,41 мкм. Во-вторых, была создана изгибаемая плазмонная решётка: при изменении её кривизны резонанс можно было перестраивать более чем на 150 нм в видимой области спектра.
Перспективы промышленного применения
Такие структуры потенциально применимы в поляризационных датчиках, спектральных фильтрах, оптических сетях связи и интегрированных фотонных схемах. В дальнейшем учёные оценят промышленную пригодность метода, изучив уровень брака, долговечность схем и себестоимость техпроцессов.
Переход к трёхмерной архитектуре позволяет увеличить плотность компоновки, снизить помехи и реализовать функции, недоступные для двумерных решений. Оптические соединения способны передавать данные с большей пропускной способностью и меньшими потерями энергии по сравнению с традиционными электрическими каналами, поэтому фотонные чипы становятся одним из направлений развития вычислительной техники.
