KAIST宣布，已研发出一种可直接制备垂直纳米激光器的超精细3D打印技术。KAIST于1月6日表示，该成果由机械工程系Jitae Kim教授团队与POSTECH Junseok Roh教授团队联合完成。
垂直纳米激光器被视为超高密度光集成电路的核心器件之一。不过，传统半导体制造依赖光刻等工艺，流程复杂、成本较高，器件形态和布局位置也难以灵活调整。现有多数激光器采用基底水平排布，不仅占用面积较大，还存在向下漏光的问题，影响器件效率。
此次研究中，团队开发出一种可将钙钛矿材料垂直堆叠的3D打印方法。钙钛矿是具备高效发光特性的下一代半导体材料。该技术基于超精细电流体3D打印，通过电压对阿升级（10^-18 升）微滴进行精密控制，实现纳米级结构打印。
借助这一技术，研究团队可在目标位置直接垂直打印柱状纳米结构，省去蚀刻等复杂材料去除工序。相关结构直径远小于头发丝。与此同时，团队还将气相结晶控制技术引入打印过程，使晶体实现近乎单一取向排列，并通过显著提升钙钛矿纳米结构的表面平整度，进一步提高激光器效率。
研究团队表示，其已实现低损耗、可稳定运行的高效率垂直纳米激光器，并证实可通过调节纳米结构高度精确控制激光发光颜色。此外，团队还制备出肉眼不可见、需借助专用设备识别的激光防伪图案，验证了该技术在防伪领域的商业化潜力。
Jitae Kim表示，这项技术无需复杂工艺，便可在芯片上直接高密度集成用于“光计算”的半导体器件，有望推动超高速光计算和下一代安全技术的商业化进程。
该论文以机械工程系Shiqi Hu博士为第一作者，已于12月6日在线发表于纳米科学领域国际期刊《ACS Nano》。该研究获得韩国科学技术信息通信部“优秀新进研究”“中坚研究者支持”项目，以及InnoCORE AI驱动智能设计—制造一体化研究团资助。
Daegeon Seok
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