光电芯片制造重大突破：我国科学家首次获得纳米级光雕刻三维结构

9 月 15 日消息，据南京大学微信公众号消息，9 月 14 日夜，国际顶级学术期刊《自然》发表了南京大学张勇、肖敏、祝世宁领衔的科研团队在下一代光电芯片制造领域的重大突破。科研团队发明了一种新型“非互易飞秒激光极化铁电畴”技术，将飞秒脉冲激光聚焦于材料“铌酸锂”的晶体内部，通过控制激光移动的方向，在晶体内部形成有效电场，实现三维结构的直写和擦除。这一新技术，突破了传统飞秒激光的光衍射极限，把光雕刻铌酸锂三维结构的尺寸，从传统的 1 微米量级（相当于头发丝的五十分之一），首次缩小到纳米级，达到 30 纳米，大大提高了加工精度。

这一重大发明，未来或可开辟光电芯片制造新赛道，有望用于光电调制器、声学滤波器、非易失铁电存储器等关键光电器件芯片制备，在 5G / 6G 通讯、光计算、人工智能等领域有广泛的应用前景。

这一工作将飞秒激光极化技术与铌酸锂铁电畴工程有机结合，突破了传统技术的壁垒，首次在三维空间实现了纳米铁电畴可控制备。将其应用于量子光学领域，可实现高效、高维和窄线宽量子纠缠产生；在电子学领域，可以推动高性能铁电畴壁纳米电子器件的发展，譬如大容量可重写非易失性存储器；在声学领域，纳米周期的铁电畴结构可以实现超高频声学谐振器和滤波器。飞秒激光极化技术可以进一步应用于其他铁电晶体，包括钽酸锂和磷酸钛钾晶体等，并促进高性能三维光、声、电集成器件的发展。

飞秒激光 3D 打印纳米铁电畴

该项研究工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、固体微结构物理国家重点实验室和人工微结构科学与技术协同创新中心的支持。