Geleneksel yongalar, elektriksel sinyaller yerine ışık kullanarak veri taşıyan silikon fotonik çipler için kullanılan katı ve opak yapısıyla sınırlamalar getirmekteydi. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) araştırmacıları, bu çiplerin hem esnek hem de şeffaf olmasını sağlayan bir yöntem geliştirerek, yarı iletken üretim tekniklerini büyük boyutlu silikon plakalar üzerinde kullanma imkanı sunuyor.
Bu yeni süreç, katı çiplerin uygun olmadığı uygulamalarda silikon fotoniğin kullanımını mümkün kılabilir. Potansiyel kullanım alanları arasında, vücuda uyum sağlayan sağlık izleme cihazlarından, uçak kokpitlerindeki vizörlere entegre edilmiş eğri yüzeyli artırılmış gerçeklik ekranlarına kadar geniş bir yelpazeyi kapsıyor.
Araştırmacılar, bu süreci NY Creates’in Albany NanoTech Kompleksi’ndeki mühendislerle birlikte geliştirdiler. Geleneksel yöntemle tek tek esnek veya şeffaf cihazlar üretmek yerine, bu yaklaşım optik yapılar içeren 300 milimetrelik silikon plakalar oluşturuyor.
Sonuç olarak elde edilen çipler sadece birkaç mikron kalınlığında. Yapılan testler, bir çipin farklı boyutlardaki silindirlerin etrafında binlerce kez bükülebileceğini ve performansını kaybetmeden çalışmaya devam edebildiğini gösterdi. Bu durum, özellikle esneklik gerektiren uygulamalar için büyük bir avantaj sunuyor.
Çalışmanın başyazarından Tal Sneh’in belirttiğine göre, “300 milimetrelik üretim araçlarını kullandığımız için, çok sayıda cihaz içeren sistemler tasarlayabiliyor ve bunların belirtilen özelliklere uygun çalışacağından emin olabiliyoruz. Bu, son derece önemli.”
Bu noktaya ulaşmak, üretim sırasında stresin dikkatli bir şekilde kontrol edilmesini gerektirdi. Büyük bir silikon plakanın çoğunu çıkarmak, plakada eğilmeler veya dalgalanmalar yaratabilir ve bu da ultra ince katmanlara zarar verebilir. Bu nedenle, ekip üretim sıcaklıklarını 500 derece Celcius’un altında tutarak stresi kontrol altına aldı. Ayrıca, endüstriyel silikon inceltme yöntemlerini daha seçici bir kimyasal aşındırma işlemiyle birleştirerek son malzeme çıkarımını gerçekleştirdi.
Araştırmacılar ayrıca, yeni platformun esnek ve şeffaf olma özelliğini korurken optik performansını sürdürüp sürdüremediğini test ettiler. Bükülme deneylerinde, çip küçük silindirlerin etrafında binlerce kez büküldüğünde herhangi bir performans kaybı göstermedi. Sadece birkaç kez bir kürdanın etrafına büküldüğünde performansı düşmeye başladı.
Şeffaflık testi ise biyonik göz kurulumu kullanılarak yapıldı. Çip, çok az bulanıklığa neden oldu ve görüntülerin bozulmasına yol açmadı. Bu durum, malzemenin doğrudan gözün önünde yer alabilecek optik sistemlerde kullanılabileceğini gösteriyor.
Bu özellik, sürücü vizörlerine entegre edilmiş eğri yüzeyli artırılmış gerçeklik ekranlarının geliştirilmesine olanak tanıyabilir. Bu tür sistemler, pilotlara gerçek zamanlı bilgi sağlamak için kullanılan bazı hacimli optik bileşenlerin yerini alabilir.
Araştırmacılar ayrıca, insan vücudunun konturlarına uyum sağlayan gizli giyilebilir cihazlar için de potansiyel kullanım alanları görüyor. Jelena Notaros’un belirttiğine göre, “Şimdi mekanik olarak esnek ve optik olarak şeffaf olan, büyük ölçekli üretimle üretilen silikon plakalar geliştirdik. Bu sayede daha önce mümkün olmayan yeni uygulamaların önünü açtık. NY Creates ile yakın işbirliği içinde çalışarak ve Albany NanoTech Kompleksi’ndeki üretim tesisini kullanarak, bu platformun diğer araştırma gruplarına da sunulabileceğine ve silikon fotoniğin tüm alanında yeni olanakların yaratılabileceğine inanıyoruz.”
Araştırmacılar, daha karmaşık bileşenler ekleyerek, dalga kılavuzu verimliliğini artırarak ve şeffaflığı daha da yükselterek platformu geliştirmeye devam etmeyi planlıyor. Çalışma, Optica dergisinde yayınlandı.
Bu Gelişmeyi Toplulukta Değerlendirin
Haber hakkındaki düşüncelerinizi, donanım deneyimlerinizi ve teknik sorularınızı topluluk üyeleriyle anlık olarak tartışın.
Bir yanıt yazın