（文章來源：科技報告與資訊）

現(xiàn)代社會依賴以電子集成電路（IC）為核心的技術(shù)，但事實證明這些技術(shù)不太適合未來的應(yīng)用，例如量子計算和環(huán)境傳感。光子集成電路（PIC）是電子IC的基于光的等同物，是一種新興的技術(shù)領(lǐng)域，可以提供更低的能耗，更快的運行速度和更高的性能。然而，當(dāng)前的PIC制造方法導(dǎo)致所制造的器件之間有較大差異，導(dǎo)致產(chǎn)量受限，概念上的想法與工作器件之間的長時間延遲以及缺乏可配置性。埃因霍溫科技大學(xué)的研究人員設(shè)計了一種制造PIC的新工藝，以解決這些關(guān)鍵問題，

光子集成電路（PIC）通過可見光和紅外光傳送信號。折射率可調(diào)的光學(xué)材料對于可重配置的PIC是必不可少的，因為它們可以更精確地控制穿過材料的光，從而帶來更好的PIC性能。

當(dāng)前的可編程PIC概念受到諸如揮發(fā)性和/或高光信號損耗等問題的困擾，這兩者都會對材料保持其編程狀態(tài)的能力產(chǎn)生負(fù)面影響。使用氫化非晶硅（a-Si：H）（一種用于薄膜硅太陽能電池的材料）以及相關(guān)的Staebler-Wronski效應(yīng)（SWE），該效應(yīng)描述了如何通過以下方式改變a-Si：H 的光學(xué)特性，埃因霍溫科技大學(xué)的研究人員設(shè)計了一種新的PIC制造工藝，該工藝解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足，并可能導(dǎo)致通用可編程PIC的出現(xiàn)。

電氣工程系副教授兼該項目的研究負(fù)責(zé)人Oded Raz認(rèn)為，這種方法對于PIC領(lǐng)域可能至關(guān)重要。“這是可重配置PIC在世界范圍內(nèi)的首個演示，其中用于制造集成光學(xué)電路的所選材料正在編程中”。Mahir Asif Mohammed還指出，現(xiàn)有制造PIC的方法的產(chǎn)量通常非常低。“我們的方法可以大大提高產(chǎn)量”。

這種革命性的新方法可能預(yù)示著對可重構(gòu)PIC進(jìn)行進(jìn)一步研究的浪潮的到來， “最重要的是，與目前的方法相比，原型制作的時間要短得多，而且準(zhǔn)確得多”，Raz說。Mohammed補(bǔ)充說：“隨著我們繼續(xù)研究該方法，我們預(yù)計原型制作的時間將繼續(xù)減少。”

研究人員還指出，可以將加熱器放置在預(yù)曝光設(shè)備上，以允許用戶根據(jù)需要對PIC設(shè)備進(jìn)行編程。相同的加熱器還可以重置設(shè)備并將其返回到易于重新編程的狀態(tài)。“我們的方法促進(jìn)了材料的可重復(fù)使用和可持續(xù)使用”， Mohammed說。最重要的一點，正如Raz指出的那樣，“這種方法使用戶可以輕松地對PIC的功能進(jìn)行編程，并同時糾正制造過程中的小錯誤。即只需對其進(jìn)行調(diào)整就可以了！”

為了評估曝光和加熱a-Si：H的光學(xué)特性的效率，研究人員首先考慮了概念驗證實驗，他們研究了硅襯底上a-Si：H薄層的折射率變化。該材料經(jīng)歷了加熱（在氮氣環(huán)境中、黑暗中持續(xù)四個小時）和光浸泡（通過在近紅外范圍內(nèi)的可調(diào)諧激光器）處理的周期。實驗表明，可逆折射率變化約為0.001，這是制造可重構(gòu)PIC的關(guān)鍵要求。

接下來，基于微環(huán)諧振器（MRR）的可重配置光開關(guān)也經(jīng)歷了光浸泡和加熱處理的周期，也顯示出可重復(fù)的可逆性。最后，為了更好地理解可逆折射率變化的原因，研究人員檢查了一維膜結(jié)構(gòu)的變化，其中顯示MRR器件開關(guān)狀態(tài)的主要起因是亞穩(wěn)態(tài)體積膨脹。
（責(zé)任編輯：fqj）