Čipy vyráběné ledovou litografií

Vědci z Harvardovy univerzity přišli s myšlenkou použít led pro sestavení masky, přes kterou by se „vyřezala“ struktura čipu. Oproti dnes používaným metodám by nový postup měl umožňovat mj. sestavit požadovanou strukturu s větší přesností.


Daniel Branton a jeho kolegové začali tím, že na křemíkový wafer umístili uhlíkové nanotrubičky a strukturu ochladili na -160 C. Pak na destičku nastříkali vodu, která samozřejmě ihned zmrzla. Za uvedených podmínek (mj. přesné dávkování množství vody) se však na čipu neuchytila tlustá vrstva ledu, ale jen tenoučký povlak o tloušťce 80 nanometrů.

Dále následovala klasická elektronová litografie. Výzkumníci proudem elektronů vyřezali dva kousky ledu, čímž se odhalily vršky některých nanotrubiček. Na vrcholek ledové masky pak byly naskládány částečky palladia (použít lze např. i platina, ta má podobné elektrochemické vlastnosti, je ale dražší).

Destičku otočenou dolů vědci vložili do alkoholu o pokojové teplotě. V něm se led ihned rozpustil a kousky paladia z ní volně spadly (kdyby se led nerozpustil tak rychle, mohly by se údajně nějak samovolně k sobě „poslepovat“). Jedinou výjimkou byly dvě částice dotýkající se přímo vršků nanotrubiček, čili umístěné tam, kde byl led předtím odřezán. Když se z kousků paladia udělala katoda a anoda, celá struktura fungovala jako tranzistor.

V tradiční elektronové litografii se namísto ledu používá hlavně polymethylmetakrylát. Nový způsob by měl být ekologicky šetrnější i levnější. Maska se v tomto případě snadno rozpouští a nevznikají žádné toxické produkty. Jak zmiňuje New Scientist, led je z tohoto důvodu čím dál populárnější i v řadě dalších technologií, například v chemii se jako analytická metoda objevila tzv. ledová chromatografie. Také „přebytečné“ vločky palladia se dají znovu použít.

Navíc, pokud kombinujeme křemík s uhlíkovými nanotrubičkami, není polymethylmetakrylát příliš vhodný, protože s trubičkami nežádoucím způsobem interferuje. Led je také průhledný a lze vidět, jak jsou pod ním seskládány nanotrubičky. Postup tedy umožňuje řezat přesně na správných místech, kde budeme chtít mít budoucí elektrody. To by v budoucnu mělo umožnit návrh a výrobu složitých struktur, na které klasická litografie nestačí.

Jedinou komplikací je fáze ochlazení a vstříknutí vody, což se musí provádět ve vakuu.

Článek o nové technice vyšel v časopisu Nano Letters.

Zdroj: New Scientist











Komentáře