Récemment, Margaux Chanal, une scientifique française, qatarienne, russe et grecque, a publié un article intitulé Franchir le seuil de l'écriture laser ultrarapide dans le silicium massif dans le dernier numéro de Nature Communications. Lors de précédentes tentatives d'écriture de lasers ultra-rapides dans du silicium, les lasers femtosecondes ont fait des percées dans l'incapacité structurelle de traiter le silicium en vrac. L'utilisation de valeurs NA extrêmes permet aux impulsions laser d'atteindre une ionisation suffisante pour détruire les liaisons chimiques dans le silicium, entraînant des changements structurels permanents dans les matériaux en silicium.
Depuis la fin des années 1990, les chercheurs écrivent des impulsions ultracourtes de lasers femtosecondes dans des matériaux massifs à large bande interdite, qui sont généralement des isolants. Mais jusqu'à présent, pour les matériaux à bande interdite étroite, tels que le silicium et d'autres matériaux semi-conducteurs, une écriture laser ultra-rapide précise ne peut pas être obtenue. Les gens ont travaillé pour créer plus de conditions pour l'application de l'écriture laser 3D dans la photonique sur silicium et l'étude de nouveaux phénomènes physiques dans les semi-conducteurs, afin d'élargir l'énorme marché des applications du silicium.
Dans cette expérience, les scientifiques ont découvert que même si les lasers femtosecondes augmentent techniquement l'énergie laser à l'intensité d'impulsion maximale, le silicium en vrac ne peut pas être traité structurellement. Cependant, lorsque les lasers femtosecondes sont remplacés par des lasers ultrarapides, il n'y a aucune limitation physique dans le fonctionnement des structures d'inductance en silicium. Ils ont également constaté que l'énergie laser doit être transmise de manière rapide dans le milieu afin de minimiser la perte d'absorption non linéaire. Les problèmes rencontrés dans les travaux antérieurs provenaient de la petite ouverture numérique (NA) du laser, qui est la plage d'angle dans laquelle le laser peut être projeté lorsqu'il est transmis et focalisé. Les chercheurs ont résolu le problème de l'ouverture numérique en utilisant une sphère de silicium comme milieu d'immersion solide. Lorsque le laser est focalisé au centre de la sphère, la réfraction de la sphère de silicium est complètement supprimée et l'ouverture numérique est considérablement augmentée, résolvant ainsi le problème de l'écriture de photons de silicium.
En fait, dans les applications de la photonique sur silicium, l'écriture laser 3D peut modifier considérablement les méthodes de conception et de fabrication dans le domaine de la photonique sur silicium. La photonique sur silicium est considérée comme la prochaine révolution de la microélectronique, affectant la vitesse finale de traitement des données du laser au niveau de la puce. Le développement de la technologie d'écriture laser 3D ouvre la porte à un nouveau monde pour la microélectronique.
