Специалисты Массачусетского технологического института разработали технологию массового выпуска гибких и прозрачных кремниево-фотонных чипов. Такие микросхемы передают и обрабатывают данные с помощью света, а не электричества. Новая разработка может применяться в незаметных медицинских датчиках, повторяющих форму тела, а также в прозрачных дисплеях дополненной реальности.
Как отмечают в MIT, ранее в лабораториях уже создавали отдельные прозрачные либо гибкие чипы, однако их производство не удавалось масштабировать. Новая методика рассчитана на пластины диаметром 300 миллиметров и использует стандартное оборудование полупроводниковых фабрик. Работу выполнили совместно с инженерами NY Creates в комплексе Albany NanoTech.
Сначала на обычной кремниевой пластине формируют оптические волноводы — миниатюрные каналы для передачи света. Затем к ней временно присоединяют дополнительную кремниевую основу, переворачивают конструкцию и удаляют исходный слой кремния. После этого на оставшиеся сверхтонкие слои наносят прозрачную полиэфирную пленку и снимают временную подложку.
В результате получается прозрачная и гибкая пластина толщиной в несколько микрон, содержащая необходимые для работы фотонных схем оксидные слои и волноводы. Одной из главных задач стало равномерное удаление материала с крупной пластины без повреждения тонких элементов. Для этого исследователи применяли низкотемпературные процессы и сочетали промышленное истончение кремния с точным химическим травлением.
Испытания показали, что чип сохраняет характеристики после тысяч изгибов вокруг цилиндров разного диаметра, включая цилиндр толщиной с небольшой винт. Снижение параметров началось лишь после нескольких сгибаний вокруг зубочистки. Проверка с использованием бионического глаза также подтвердила, что пластина почти не искажает изображение и создает лишь незначительную дымку.
Разработчики считают, что такие чипы могут заменить громоздкие оптические системы в изогнутых дисплеях дополненной реальности, в том числе в визорах пилотов. В дальнейшем команда намерена добавить в устройства более сложные компоненты и повысить эффективность волноводов. Результаты исследования опубликованы в журнале Optica.
