لیزر جدید ۱۹۳ نانومتری می‌تواند صنعت ساخت تراشه و فناوری کوانتومی را متحول کند

به تازگی دانشمندان چینی موفق به ساخت یک لیزر حالت جامد شده‌اند که می‌تواند نور فرابنفش با طول موج ۱۹۳ نانومتر تولید کند، این همان نوری است که برای ساخت دقیق تراشه‌های الکترونیکی استفاده می‌شود. این فناوری جدید می‌تواند مسیر تولید نسل بعدی گوشی‌های هوشمند، کامپیوترها و حتی دستگاه‌های کوانتومی را متحول کند. برای جزئیات بیشتر با شهر سخت افزار همراه شوید.

پیشرفت در ساخت لیزرهای دقیق برای تولید تراشه

با توجه به خبری که وب سایت SciTechDaily منتشر کرده، محققان آکادمی علوم چین نوعی لیزر حالت جامد طراحی کرده‌اند که می‌تواند نور فرابنفش با طول موج ۱۹۳ نانومتر تولید کند. این طول موج دقیق در واقع ابزار بسیار کلیدی در فرایندی به نام فوتولیتوگرافی است که روشی برای چاپ الگوهای بسیار ریز روی سطح تراشه‌هاست.

تا پیش از این، چنین نوری فقط با لیزرهای گازی بسیار بزرگ و پرمصرف تولید می‌شد، اما این لیزر جدید جمع و جورتر است، مصرف انرژی کمتری دارد و حتی می‌تواند زمینه‌ساز ساخت تجهیزات کوچکتر و کارآمدتر باشد.

این لیزر چطور ساخته شده است؟

چینی‌ها برای ساخت این لیزر از ترکیب نور در چند مرحله استفاده کرده‌اند. پرتوی نور در دو مسیر جداگانه هدایت می‌شود، یکی از آن‌ها به کمک فرآیند تولید هارمونیک چهارم به نور ۲۵۸ نانومتری تبدیل می‌شود و نوری که در مسیر دوم قرار دارد به کمک تقویت نوری به نور ۱۵۵۳ نانومتری تبدیل می‌شود که در نهایت این در پرتو با کریستال‌های خاصی با هم ترکیب می‌شوند و نور ۱۹۳ نانومتری تولید می‌شود.

به زبان‌ ساده‌تر، آن‌ها ابتدا یک پرتو لیزر معمولی تولید کردند و سپس با عبور دادن این پرتو از ابزارهای نوری خاص، آن را به نور بسیار دقیقی با طول موج ۱۹۳ نانومتر تولید کرده‌اند. حالا مزیت این فناوری جدید این است که نور تولید شده پیش از این فقط به وسیله لیزرهای بزرگ و گران قیمت تولید می‌شد، اما با این روش در قالب یک سیستم کوچک و کم مصرف به راحتی تولید می‌شود.

ساخت پرتو لیزری پیچشی در ۱۹۳ نانومتر و کاربردهایش در دنیای واقعی

یکی از هیجان‌انگیزترین دستاوردهای این پروژه، تولید نوعی خاص از نور لیزری به نام پرتو گردابی (vortex beam) است. این پرتو برخلاف لیزرهای معمولی انرژی را به شکل چرخشی منتقل می‌کند و حالت مارپیچی دارد، همین حالت هم به آن اجازه می‌دهد که بتواند اطلاعات بیشتری در مسیر حرکت خود حمل کند. اما همه این‌ها به چه معناست و چرا این موضوع اهمیت دارد؟

تولید تراشه‌های نسل آینده

لیزر ۱۹۳ نانومتری سال‌هاست که در ساخت چیپ‌ها استفاده می‌شود، اما اگر این لیزر پرتو گردابی باشد می‌تواند الگوهای بسیار دقیق‌تر و پیچیده‌تری روی تراشه‌ها ایجاد کند. این یعنی تراشه‌های کوچک‌تر، سریع‌تر و کم مصرف‌تری ساخته خواهد شد که زمینه اصلی پیشرفت پردازنده‌ها، گوشی‌های پرچمدار و کارت‌های گرافیک قدرتمند خواهد بود.

تشخیص عیوب در مقیاس نانومتری

یکی از مشکلاتی که در تولید تراشه‌ها مطرح است، بحث کنترل کیفیت تراشه‌هاست. پرتوهای گردابی حساسیت بالایی به شکل و موقعیت اجسام کوچک دارند و استفاده از این نوع لیزر در فرایند کنترل کیفیت تراشه‌ها کمک می‌کند تا کوچکترین نقص‌های تراشه تشخصی داده شوند.

اینترنت با پهنای باند بالاتر

همانطور که اشاره کردیم، پرتو گردابی می‌تواند اطلاعات را در چرخش نور رمزگذاری کند و می‌توان چندین کانال اطلاعات را روی یک پرتو واحد منتقل کرد. اما این کار به چه دردی می‌خورد؟ این ویژگی برای شبکه‌های کوانتومی و اینترنت با پهنای باند بسیار بالاتر حیاتی است.

فناوری‌های اپتیکی و ابزارهای علمی پیشرفته

در بحث‌هایی مانند میکروپزشکی، نانوفیزیک و تحقیقات سلولی هم این پروژه بسیار کاربردی خواهد بود. به کمک پرتوهای گردابی، چرخاندن یا حرکت دادن ذرات بسیار کوچک مانند سلول یا ذرات در مقیاس نانو بسیار آسان‌تر خواهد شد.

خب نظرتان چیست؟ فکر می‌کنید این اختراع جدید می‌تواند صنعت ساخت تراشه را متحول کند؟