Risonatori a cristallo fotonico con processi CMOS.

Sono iniziati i tentativi di ridurre il consumo energetico attraverso l'elaborazione di informazioni che prima venivano elaborate elettricamente, ma che ora vengono elaborate in forma ottica. In particolare, è stata attiva la ricerca sulla fotonica del silicio, che mira a ridurre il consumo energetico dei sistemi sostituendo il cablaggio dei chip con la luce. L'attuale ricerca sulla fotonica del silicio si concentra sullo sviluppo di tecnologie legate alla trasmissione della luce all'interno del chip, ma in futuro la luce potrebbe svolgere un ruolo anche nell'elaborazione dei segnali per ottenere un risparmio energetico definitivo. A questo scopo, gli elementi chiamati risonatori a cristallo fotonico, che possono confinare fortemente la luce, sono considerati essenziali.

Su questa base, lo scopo di questa ricerca è stato quello di incorporare i cristalli fotonici come nuovo elemento nella fotonica del silicio. Questa integrazione non è stata finora raggiunta a causa di due inconvenienti: in primo luogo, la differenza nei metodi di fabbricazione. Gli elementi fotonici in silicio vengono fabbricati sempre più spesso con la fotolitografia nel processo CMOS, con l'obiettivo di una futura integrazione e di un'integrazione con gli elementi CMOS. I cristalli fotonici, invece, sono fabbricati mediante litografia a fascio elettronico. Gli elementi fotonici in silicio sono realizzati in SiO₂(biossido di silicio), mentre i cristalli fotonici convenzionali richiedono una struttura reticolata. I dispositivi convenzionali erano quindi difficili da incorporare nello stesso chip di silicio.

Si pensava che i cristalli fotonici fossero impossibili da fabbricare con la precisione della fotolitografia, il principale processo CMOS, ma questo problema è stato superato adottando un design noto come tipo a variazione di larghezza, mostrato nella Fig. 1(a). In effetti, nel risonatore noto come L3, i fori vicini si attaccano l'uno all'altro, rendendo impossibile la fabbricazione accurata dell'elemento.