La Turchia apre un nuovo capitolo nella miniaturizzazione delle tecnologie elettroniche e fotoniche. Grazie alla nuova tecnica laser sviluppata dall’Università Bilkent di Ankara, si potrà letteralmente scavare ancora più in profondità nel silicio per i computer, arrivando fino alle sue strutture nanometriche.
Dalla Turchia il laser che scava nel silicio per computer
Riporta l’ANSA, la nuova tecnica si basa sulla capacità del silicio di essere trasparente a determinate lunghezze d’onda della luce. Utilizzando un laser specifico, è possibile attraversare la superficie del wafer di silicio e interagire con gli strati sottostanti senza danneggiarli.
I ricercatori di Bilkent, guidati da Onur Tokel, hanno impiegato un laser a Bessel, che non diffrange e quindi mantiene il fascio concentrato, in modo da creare piccole cavità (chiamati vuoti) all’interno del materiale.
Questi vuoti, generati da impulsi laser di nanosecondi, sono capaci di modificare la struttura cristallina del silicio circostante, creando un effetto di auto-amplificazione che migliora ulteriormente la precisione del processo di fabbricazione.
Le strutture ottenute, che possono essere linee o piani, hanno dimensioni fino a 100 nanometri, aprendo la possibilità di creare elementi fotonici come il reticolo di Bragg da loro sviluppato come dimostrazione pratica, il primo filtro ottico funzionale completamente integrato nel silicio.
I vantaggi del laser sul silicio per computer
Questo metodo riesce a risolvere uno dei principali problemi del silicio, ovvero i suoi limiti intrinseci nei processi di miniaturizzazione. Il laser permette infatti di modellare l’interno di sottili lamine di silicio a dimensioni nanometriche, così da riuscire a controllare una serie di fenomeni fisici utili in alcuni nuovi settori, come la fotonica.
Obiettivo, quest’ultimo, mai raggiunto fino ad oggi, tant’è che la ricerca si è sviluppata verso soluzioni alternative, che finora hanno presentato non pochi ostacoli. Grazie al laser, creare elementi fotonici all’interno del silicio è ora possibile, e ciò potrebbe portare alla produzione di materiali avanzati, oppure alla creazione di canali microfluidici per migliorare l’estrazione del calore e aiutare a raffreddare i dispositivi elettronici, consentendo loro di funzionare più velocemente.
Inoltre, la tecnica potrebbe consentire la creazione di computer e dispositivi multifunzionali, con componenti elettronici posti in superficie ed elementi fotonici nascosti invece sotto di essa.
L’incontrollabile posizione dei vuoti
Tuttavia, riferisce IEEE Spectrum, ci sono ancora delle sfide da superare. Nonostante questo nuovo approccio possa aprire nuove prospettive nell’ambito della fotonica e dell’elettronica, consentendo la realizzazione di dispositivi tridimensionali e multifunzionali, ancora oggi esso non permette il controllo preciso della posizione dei vuoti creati dal laser.
Attualmente, la distribuzione dei vuoti è anzi irregolare, il che limita la capacità di creare strutture complesse.
Ottenere un controllo più preciso permetterebbe di esplorare ulteriori applicazioni, come la creazione di canali microfluidici per il raffreddamento dei chip elettronici, migliorando così le prestazioni dei dispositivi.
Per saperne di più su questo studio, vi consigliamo la lettura del paper integrale pubblicato su Nature Communications.
Rana Asgari Sabet, Aqiq Ishraq, Alperen Saltik, Mehmet Bütün e Onur Tokel, Laser nanofabrication inside silicon with spatial beam modulation and anisotropic seeding, Nature Communications (2024), DOI: s41467-024-49303-z.
