Построение электроники методом «снизу вверх»

Возможности создания новых поколений электронных устройств напрямую зависит от возможностей миниатюризации транзисторов. Инженеры справляются с этой задачей на протяжении десятков лет, и принцип, на основании которого индустрия могла это делать, – закон Мура – до сих пор не вызывает сомнений благодаря исследованиям, подобным тем, которые проводит Чуаньбин Тан (Chuanbing Tang) в Университете Южной Каролины.

Д-р Тан конструирует миниатюрные структуры методом «снизу вверх», в противоположность традиционному «сверху вниз». Последний заключается в том, что гладкая поверхность изначального материала, например, пластина кремния, вытравливается с помощью микро- или нанолитографии для получения паттерна. Этот метод может включать предварительно изготовленные шаблоны, такие как фотомаски. Но этот подход становится все более проблематичным, поскольку дальнейшее уменьшение технологических допусков до наношкалы становится все более дорогостоящим.

Будучи химиком, д-р Тан использует метод «снизу вверх»: он работает с индивидуальными молекулами, которые располагает на поверхности и заставляет их путем самосборки формировать необходимые паттерны. Один из способов добиться этого включает блоки сополимеров, в которых цепочка полимеров формируется из двух или более секций разных полимеризованных мономеров.

Если разные секции правильно сконструированы, блоки будут самоупорядочиваться при помещении их на поверхность, и агрегирование может происходить таким образом, чтобы создавался необходимый паттерн в масштабах наношкалы без использования масок. Двухблочный сополимер из окиси этилена и полистирола, например, использовался для создания высокоупорядоченных массивов наномасштабных перпендикулярных цилиндров. Термическое воздействие на твердый раствор этих полимеров на поверхности создает поле направлений на поверхности, которое может улучшить процесс получения паттерна и создать почти бездефектный массив.

Команда создала наночастицы чистого кристаллического окисла железа без управления размером и промежутками на кремниевых пластинах посредством инкорпорирования доли ферроцена в трехблочный сополимер.

Инкорпорирование металлов в наномасштабный дизайн является крайне важным для изготовления электронных устройств, и метод Тана является шагом вперед в этой области. Так как ферроцен имеет ковалентную связь с блоком сополимера, нет необходимости комплексирования для добавления содержащего металл компаунда на поверхность – обременительного требования большинства предыдущих методов.

Эта техника является многообещающим дополнением к имеющимся инструментам, позволяющим уменьшать размеры электронных компонентов.

«Индустрия не хочет отказываться от метода «сверху вниз», но планирует использовать предложенный нами метод вместе с существующими», - сказал Тан.

Наноточки окисла железа расположились в высокоупорядоченный паттерн без использования масок. Средний диаметр частиц составляет 25 нм с регулярным шагом 45 нм

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