Американские исследователи разработали гибкие и прозрачные микросхемы из кремния.

Специалисты Массачусетского технологического института представили метод создания кремниевых фотонных чипов, которые отличаются одновременно гибкостью и прозрачностью. Главная особенность этой работы — пригодность для стандартных линий производства на пластинах диаметром 300 миллиметров, что облегчает переход от опытных образцов к серийному выпуску.

Фотоника на кремнии использует свет, а не электричество, для обмена данными. Тем не менее, классические чипы такого типа базируются на твердых кремниевых подложках, что сужает сферу их использования в носимых гаджетах, AR-устройствах и оптике со сложной геометрией.

Процесс начинается с традиционного этапа: на пластине создаются световодные каналы микронного масштаба. Затем заготовка скрепляется с другой кремниевой пластиной, а массивный базовый слой удаляется. Оставшиеся ультратонкие оксидные пленки и волноводы переносятся на прозрачную полиэфирную подложку, после чего убирается и временная опора. Итоговая структура имеет толщину всего несколько микрометров, пропускает видимый свет и выдерживает изгибы.

В тестах устройства успешно перенесли многократные сгибания вокруг цилиндров малого радиуса без потери рабочих свойств. Ощутимое ухудшение параметров отмечалось лишь при изгибе о предмет, сопоставимый по толщине с зубочисткой.

Проверка на модели, воспроизводящей глаз человека, показала, что материал почти не создает мутности и видимых искажений. Это позволяет встраивать фотонные элементы прямо перед глазами пользователя.

Перспективными направлениями разработчики считают AR-очки, изогнутые лобовые стекла автомобилей со встроенной оптикой, пилотные визоры и тонкие медицинские либо носимые приборы, следующие контурам тела.

Проект реализован в партнерстве с NY Creates на площадке Albany NanoTech. Сложность заключалась в предотвращении деформации миниатюрной пленки после снятия массивной подложки. Для этого технологический процесс ограничили нагревом до 500 °C и объединили промышленное утоньшение кремния с селективным химическим травлением.

Впереди команда MIT планирует увеличить прозрачность, оптимизировать работу волноводов и добавить в гибкую платформу более сложные фотонные узлы.