Исследования по ядерному синтезу открывают дорогу к перспективным чипам

Ученые адаптируют некоторые методы, используемые в исследованиях по ядерному синтезу, чтобы создать очень тонкие пучки плазмы для нового класса нанолитографии, которая необходима для изготовления будущих компьютерных чипов.

Современная технология изготовления микросхем использует для процесса литографии ультрафиолетовое излучение. Для того чтобы и далее уменьшать технологические нормы и продлить жизнь «закону Мура», необходима новая, нанолитография.

«Мы не можем делать устройства меньше, используя традиционную литографию, поэтому мы должны найти способ создания пучков с более короткими длинами волн», - пояснил Ахмед Хасанейн (Ahmed Hassanein), профессор, глава Школы ядерной техники при Университете Пердью. Разрабатываемая новая, базирующаяся на плазме, литография создает свет в области крайнего ультрафиолета с длиной волны 13,5 нм, более чем в 10 раз меньшей используемой сегодня.

Инженеры-ядерщики и ученые из Университета Пердью и Департамента энергетики Аргоннской национальной лаборатории работают над тем, чтобы повысить эффективность двух методов получения плазмы: один подход использует лазеры, а другой – электрический разряд.

«В обоих случаях только около 1—2% затраченной энергии преобразуется в плазму, - говорит проф. Хасанейн. – Это значит, что необходимо более чем 100 кВт для плазменной литографии. Мы занимаемся также решением этой проблемы».

Лазерный метод создает плазму, нагревая ксенон, олово или литий. Плазма генерирует высокоэнергетические пакеты фотонов в крайней ультрафиолетовой части спектра. Поскольку плазма электропроводна, ученые могут использовать магнитные поля для управления, формирования пучков, нитей и других структур.

Весьма важной в процессе исследований является компьютерная симуляция, разработанная командой для исследования высокоэнергетического взаимодействия с общими гетерогенными системами-мишенями. Время обработки одной симуляции на суперкомпьютере может занимать несколько месяцев. На компьютере симулируется полный процесс эволюции плазмы: взаимодействие лазерного излучения с мишенью, ее испарение, ионизация и превращение в плазму. Симуляция также показывает, что случится, когда магнитные поля сжимают плазменное облако в «точку» для генерации фотонов.

Проблема, которую еще нужно преодолеть, обусловливается тем, что фокусирующие линзы поглощают фотоны и не могут быть использованы для фокусировки лучей. Поэтому в разработке применяются зеркала. Однако плазма конденсируется на зеркалах, уменьшает коэффициент отражения, что снижает эффективность процесса. Ученые сейчас работают над поиском инновационных способов улучшения всей системы.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365