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  技术动态    
美法等国联合开发出制备可弯曲、可拉伸光子器件新方法
作者:cmh        来源:国防科技信息网 
日期:2017-12-16    阅读次数:43
副标题:

        据 许文琪 报道,物理学组织网站2017年11月8日讯,美国、中国和法国联合开发出制备可弯曲、可伸缩光子器件的新方法——与电子器件相似,该器件是基于光的而非电。该器件可在光缆中用于连接计算器件,或者与皮肤接触或植入体内,用于诊断、监视系统,能随着天然组织而弯曲。该发现采用了一种特殊的玻璃称为硫族化合物。研究成果即将发表在《光:科学与应用》杂志。         
        研究人员说:“许多人对实现可伸缩、可弯曲的光学技术可能性感兴趣,尤其用于皮肤上的监测器件, 直接感知光信号。这样的器件可能同时监测心率、血氧水平,甚至血压。”         
        光子器件直接处理光束,使用与用于制造电子微芯片的相同工艺制造发光二极管、透镜和镜子系统。与采用电流相比,采用光束具有很多优势:如果原始数据是基于光的,那么光处理无需转换过程。         
        但是大部分光子器件是由刚性衬底上的刚性材料制成,因而对“像人体皮肤一样柔软”的应用来说,这样的光子器件存在“失配”。但大部分柔性材料,包括大部分聚合物,具有低的折射率,限制光的能力比较弱。         
        在不采用柔性材料的情况下,研究人员开发出一种新的方法:将刚性材料(硫属化物薄层)制成弹簧状线圈。正如钢制成弹簧时可以拉伸和弯曲一样,这种玻璃线圈的结构也能够自由拉伸和弯曲,同时保持理想的光学性能,如高折射率和良好的透明性。         
        测试表明,基于聚合物衬底的硫族化物弹簧状线圈可以经历数千个拉伸循环,而检测性能不会降低。该团队制造了各种各样的光子器件,这些光子器件通过柔性、类似弹簧的波导相互连接,波导采用环氧树脂基体制成,在光学部件附近基体变得更硬,波导周围基体更加灵活。         
        其他类型的可拉伸器件在聚合物衬底中嵌入刚性材料做成的纳米棒制成,但是这需要额外的制备步骤,并与现存光子系统不兼容。         
        该研究仍处于初期阶段;目前,研究团队只展示过单个器件;为了使该研究进入实用化阶段,研究人员需要验证将所有部分集成在单个器件上。         
        此外,研究团队还开发了一种将硫族化物玻璃和二维材料(如石墨烯)制成的光子层与常规半导体光子电路集成的新方法。研究成果发表在《自然·光子学》杂志。集成这些材料的现有的方法要求先将它们制作在一个衬底上,然后剥离、转移到半导体晶圆上,这增加了工艺复杂性。相反,新工艺允许在室温下直接在半导体表面上制造器件层,简化制备步骤,实现更精确对准。         
        新工艺还可以利用硫族化物材料作“钝化层”,保护二维材料免受由环境湿度引起的退化,还可作为控制二维材料光电特性的一种方式。该方法是通用的,可以扩展到石墨烯以外的其他新兴二维材料,扩展、加速与光子电路集成。        

    
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