韩国科学技术院开发出制造“垂直纳米激光器”的3D打印方法
来自该研究所和浦项科技大学的韩国团队以高密度光集成电路为目标。
像用于大规模人工智能的高速光计算、量子加密通信、超高分辨率增强现实（AR）显示器以及纳米激光器等技术，作为下一代半导体的核心组件正受到极大关注。
现在，韩国科学技术院（KAIST）的一个研究团队提出了一种新的制造工艺，能够在半导体芯片上实现纳米激光器的高密度放置。
韩国科学技术院（KAIST）于1月6日宣布，由机械工程系的金智泰教授和浦项科技大学（POSTECH）的卢俊锡教授带领的联合研究团队，开发出了一种超细3D打印技术，能够制造“垂直纳米激光器”——这是超高密度光集成电路的关键组件。
以机械工程系胡世琦博士为第一作者的研究成果发表在《ACS Nano》上。
图：垂直纳米激光器创新者：Ji Tae Kim、Shiqi Hu和Junsuk Rho。
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传统的半导体制造方法，例如光刻，在大规模生产相同结构方面效果显著，但也存在局限性：这些工艺复杂且成本高昂，难以自由改变器件的形状或位置。此外，大多数现有激光器采用的是平放在衬底上的水平结构，这不仅占用大量空间，还会因光线泄漏到衬底中而导致效率降低。
为解决这些问题，研究团队开发了一种新的3D打印方法，用于垂直堆叠钙钛矿——这是一种能高效发光的下一代半导体材料。这项被称为“超细电流体动力3D打印”的技术，利用电压来精确控制飞升（10⁻¹⁸升）级别的微小墨滴。
“柱状”纳米结构
图：钙钛矿纳米激光器的3D打印
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通过这种方法，研究团队成功地在预定位置直接垂直打印出了柱状纳米结构——其厚度远小于人类头发丝——且无需复杂的减法工艺。
这项技术的核心在于通过使印刷的钙钛矿纳米结构表面极为光滑，从而显著提高激光效率。该团队将印刷工艺与气相结晶控制技术相结合，获得了具有近乎单晶排列的高质量结构。因此，他们成功研发出高效垂直纳米激光器，该激光器运行稳定且光损耗极小。
此外，该团队证明，通过调整纳米结构的高度，可以精确调节发射激光的颜色。利用这一点，他们创造了肉眼不可见的激光安全图案——只有通过专用设备才能识别——这证实了其在防伪技术商业化方面的潜力。
金基泰教授评论道：“这项技术无需复杂处理，就能在芯片上直接实现高密度光计算半导体集成。它将加速超高速光计算和下一代安全技术的商业化进程。”
资讯来源
https://optics.org/news/17/1/11
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