硅的变革：激光纳米制造技术的新突破

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硅作为现代电子学、光伏学和光子学的基石，由于现有光刻技术的挑战，传统上仅限于表面级纳米制造。现有的方法要么无法穿透晶圆表面而不引起改变，要么受到硅内激光光刻的微米级分辨率的限制。

土耳其比尔肯大学（Bilkent University）的一个研究团队开发的创新技术超越了目前的限制，能够以前所未有的控制方式控制深埋在硅晶圆内的纳米结构的制造。

该团队解决了晶圆内复杂光学效应和激光固有衍射极限的双重挑战。他们通过使用一种特殊类型的激光脉冲来克服这些问题，这种脉冲是由一种叫做空间光调制的方法产生的。光束的非衍射特性克服了先前阻碍精确能量沉积的光学散射效应，在晶圆片内部产生极小的局部空洞。这个过程之后会出现紧急播种效应，预制的地下纳米空洞在其邻近区域周围建立强场增强。这种新的制造制度标志着一个数量级的改进，达到最先进的，实现特征尺寸低至100纳米。

研究人员使用空间调制激光脉冲，技术上对应于贝塞尔函数。这种特殊激光束的无衍射特性，是用先进的全息投影技术创造的，可以精确地定位能量。这反过来又会导致足够高的温度和压力值，从而在小体积下改变材料。值得注意的是，由此产生的田间增强，一旦建立起来，就会通过一种播种类型的机制来维持自己。简单地说，早期纳米结构的创造有助于后期纳米结构的制造。激光偏振的使用为纳米结构的对准和对称提供了额外的控制，从而能够以高精度创建各种纳米阵列。

该研究团队展示了具有超越衍射极限特征的大面积体积纳米结构，从而实现了埋藏纳米光子元件的概念验证。这些进展对开发具有独特结构的纳米级系统具有重要意义。