现代电子、光伏和光子学的核心材料——硅，其纳米制造技术取得了革命性的进展。研究人员开发了一种新技术，可以在硅内部进行精确的纳米制造，创造出尺寸小至100纳米的隐藏纳米结构。

传统的硅纳米制造技术受限于表面处理，现有光刻技术难以深入硅片内部而不引起变化，或受限于激光光刻的微米级分辨率。然而，这一突破性技术通过使用空间调制的激光脉冲，克服了这些挑战，实现了对纳米光子元件的前所未有的控制和精度。

研究人员通过特殊的激光脉冲——利用空间光调制方法创建——解决了硅片内部复杂光学效应和激光光的固有衍射极限的双重挑战。这种非衍射光束的特性克服了以前阻碍精确能量沉积的光学散射效应，能够在硅片内部诱导极小的局部空洞。随后，通过一种新兴的种子效应，预先形成的亚表面纳米空洞在其周围建立起强烈的场增强。这一新的制造模式比现有技术提高了整整一个数量级，实现了100纳米的特征尺寸。

该技术基于将激光脉冲的能量局限在半导体材料中的极小体积内，从而利用类似于等离子体中的新兴场增强效应。这导致了直接在材料内部的亚波长和多维控制。研究人员现在可以在硅中制造埋藏的纳米光子元件，例如具有高衍射效率甚至光谱控制的纳米光栅。

此外，研究人员利用激光偏振提供了对纳米结构对齐和对称性的额外控制，实现了高精度的多样化纳米阵列的创造。

研究团队展示了具有超衍射极限特征的大面积体积纳米结构，这为概念验证的埋藏纳米光子元件提供了可能。这些进步对于开发具有独特架构的纳米尺度系统具有重要的意义。

这项研究为硅基纳米制造开辟了新的范式，直接在硅内部的纳米尺度制造能力开启了进一步集成和先进光子学的新领域。随着我们对纳米制造技术的不断探索，期待未来在电子和光子学领域实现更多创新应用。如果您对这项技术感兴趣，或者想要了解更多关于纳米制造和材料科学的最新进展，欢迎在评论区分享您的想法和见解。

参考资料：DOI：10.1038/s41467-024-49303-z