مادة جديدة تنتجها جويون هو وفريقه يمكن أن تمتد مرارا وتكرارا دون أن تفقد خصائصه البصرية. الائتمان: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

طور باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والعديد من المؤسسات الأخرى طريقة لصنع الأجهزة الضوئية - على غرار الأجهزة الإلكترونية ولكن على أساس الضوء بدلا من الكهرباء - والتي يمكن أن تنحني وتمتد دون ضرر. يمكن أن تجد الأجهزة استخدامات في الكابلات لتوصيل أجهزة الحوسبة، أو في أنظمة التشخيص والرصد التي يمكن أن تعلق على الجلد أو مزروع في الجسم، وثني بسهولة مع الأنسجة الطبيعية.

النتائج التي تنطوي على استخدام نوع متخصص من الزجاج يسمى تشالكوجينيد، يتم وصفها في ورقتين من قبل أستاذ مساعد ميت جويجون هو وأكثر من اثني عشر آخرين في ميت، جامعة وسط فلوريدا، والجامعات في الصين وفرنسا. ومن المقرر أن تنشر الورقة قريبا في ضوء: العلم والتطبيقات.

هو، الذي هو ميرتون ج. فليمينغس أستاذ مشارك في علوم المواد والهندسة، ويقول أن العديد من الناس مهتمون بإمكانية التقنيات البصرية التي يمكن أن تمتد وثني، وخاصة بالنسبة لتطبيقات مثل أجهزة مراقبة الجلد التي يمكن أن تشعر مباشرة الإشارات الضوئية. مثل هذه الأجهزة، على سبيل المثال، في وقت واحد الكشف عن معدل ضربات القلب، ومستويات الأكسجين في الدم، وحتى ضغط الدم.

تعمل أجهزة الضوئيات على معالجة أشعة الضوء مباشرة، وذلك باستخدام أنظمة المصابيح والعدسات والمرايا المصنوعة بنفس أنواع العمليات المستخدمة لتصنيع شرائح إلكترونية. باستخدام الحزم الخفيفة بدلا من تدفق الإلكترونات يمكن أن يكون لها مزايا للعديد من التطبيقات؛ إذا كانت البيانات الأصلية قائمة على الضوء، على سبيل المثال، المعالجة البصرية تتجنب الحاجة إلى عملية التحويل.

ولكن معظم أجهزة الضوئيات الحالية ملفقة من مواد صلبة على ركائز صلبة، كما يقول هو، وبالتالي يكون لها \"عدم تطابق متأصل\" للتطبيقات التي \"يجب أن تكون لينة مثل الجلد البشري\". ولكن معظم المواد الناعمة، بما في ذلك معظم البوليمرات، لديها الانكسار المنخفض ، مما يؤدي إلى ضعف القدرة على الحد من شعاع الضوء.

بدلا من استخدام مثل هذه المواد المرنة، أخذ هو وفريقه نهجا جديدا: أنها شكلت المواد شديدة في هذه الحالة طبقة رقيقة من نوع من الزجاج يسمى تشالكوجينيد في لفائف الربيع مثل. تماما كما يمكن أن يتم الصلب لتمتد وينحني عندما شكلت في فصل الربيع، والهندسة المعمارية من هذا لفائف الزجاج يسمح لها لتمتد وثني بحرية مع الحفاظ على الخصائص البصرية المرغوب فيه.

وجهة نظر من إعداد المختبر الذي تم استخدامه لاختبار المواد الجديدة، مما يدل على أنها يمكن أن تمتد وامتدت دون أن تفقد القدرة على الحد من أشعة الضوء وتنفيذ المعالجة الضوئية. الائتمان: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

\"هو في نهاية المطاف مع شيء مرن مثل المطاط، التي يمكن أن ينحني وتمتد، ولا يزال لديه معامل الانكسار عالية وشفافة جدا\"، ويقول هو. وقد أظهرت الاختبارات أن مثل هذه التكوينات مثل الربيع، التي قدمت مباشرة على الركيزة البوليمر، يمكن أن تخضع الآلاف من دورات تمتد مع عدم وجود تدهور قابل للاكتشاف في أدائهم البصري. أنتج الفريق مجموعة متنوعة من المكونات الضوئية، مترابطة من قبل مرشد، مثل الربيع الموجه، كل ذلك في مصفوفة راتنجات الايبوكسي، الذي جعل أكثر صلابة بالقرب من المكونات البصرية وأكثر مرونة حول الدليل الموجي.

وقد تم إجراء أنواع أخرى من الضوئيات لمط عن طريق تضمين نانواعواد مواد صلبة في قاعدة البوليمر، ولكن تلك تتطلب خطوات التصنيع إضافية وغير متوافقة مع النظم الضوئية القائمة، ويقول هو.

فإن هذه الدوائر الضوئية المرنة والمطوية يمكن أن تكون مفيدة أيضا للتطبيقات حيث تحتاج الأجهزة إلى أن تتطابق مع الأسطح غير المستوية لبعض المواد الأخرى، مثل مقاييس الضغط. تكنولوجيا البصريات حساسة جدا لسلالة، وفقا ل هو، ويمكن الكشف عن تشوهات أقل من مائة من 1 في المئة.

هذا البحث لا يزال في المراحل المبكرة. وقد أظهر فريق هو فقط أجهزة واحدة فقط في وقت حتى الآن. \"لكي يكون مفيدا، علينا أن نبرهن على جميع المكونات المتكاملة على جهاز واحد\"، كما يقول. العمل جار لتطوير التكنولوجيا حتى تلك النقطة بحيث يمكن تطبيقها تجاريا، والتي يقول هو يمكن أن يستغرق سنتين أو ثلاث سنوات أخرى.

في ورقة أخرى نشرت الأسبوع الماضي في الطبيعة الضوئيات، وقد وضعت هو والمتعاونين له أيضا طريقة جديدة لدمج طبقات من الضوئيات، مصنوعة من الزجاج تشالكوجينيد والمواد ثنائية الأبعاد مثل الجرافين، مع الدوائر الضوئية أشباه الموصلات التقليدية. فإن الطرق القائمة لدمج هذه المواد تتطلب أن تكون على سطح واحد ثم تقشر وتحول إلى رقاقة أشباه الموصلات، مما يضيف تعقيدا كبيرا في العملية. بدلا من ذلك، تسمح العملية الجديدة طبقات لتكون ملفقة مباشرة على سطح أشباه الموصلات، في درجة حرارة الغرفة، مما يسمح لتصنيع مبسط ومحاذاة أكثر دقة.

يمكن للعملية أيضا الاستفادة من المواد تشالكوجينيد ك \"طبقة التخميل\"، لحماية المواد 2-د من تدهور الناجمة عن الرطوبة المحيطة، وكطريقة للسيطرة على الخصائص الضوئية للمواد 2-د. فإن الطريقة عامة ويمكن أن تمتد إلى غيرها من المواد 2-د الناشئة إلى جانب الجرافين، لتوسيع وتسريع التكامل مع الدوائر الضوئية، ويقول هو.

مصدر: فيز

لمزيد من المعلومات، يرجى زيارة موقعنا على الانترنت: http://www.semiconductorwafers.net ،

ترسل لنا البريد الإلكتروني في angel.ye@powerwaywafer.com أو powerwaymaterial@gmail.com .