Los fabricantes de chips de computadora se esfuerzan continuamente por empacar más transistores en menos espacio, sin embargo, a medida que el tamaño de esos transistores se acerca a la escala atómica, existen límites físicos sobre cuán pequeños pueden hacer los patrones para los circuitos.
Ahora, aprovechando una oblea de germanio recubierta con una capa de grafeno prácticamente prístino, una lámina de carbono dispuesta con solo un átomo de espesor, un equipo de ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison y la Universidad de Chicago ha ideado unEnfoque de fabricación más simple, reproducible y menos costoso utilizando el autoensamblaje dirigido.
El autoensamblaje dirigido es una técnica de nano-patrones a gran escala que puede aumentar la densidad de los patrones de circuito y eludir algunas limitaciones de los procesos litográficos convencionales para imprimir circuitos en obleas de semiconductores como el silicio.
El ingeniero eléctrico Zhenqiang "Jack" Ma y el ingeniero de materiales Michael Arnold de UW-Madison, el ingeniero químico Paul Nealey de la Universidad de Chicago, y sus estudiantes publicaron detalles del avance en la edición del 16 de agosto de la revista Informes científicos .
Su trabajo podría significar un aumento en la funcionalidad de la electrónica de semiconductores y en la capacidad de almacenamiento de datos.
Para lograr el tamaño increíblemente pequeño requerido para los circuitos en la electrónica de semiconductores futuros, los fabricantes están desarrollando el autoensamblaje dirigido, que permite la fabricación de patrones de polímeros intrincados y perfectamente ordenados para los circuitos.
Para el autoensamblaje dirigido, los investigadores usan técnicas químicas convencionales para definir un pre-patrón. Cuando las cadenas de moléculas conocidas como copolímeros de bloque se autoensamblan en el pre-patrón, siguen el patrón para formar características bien ordenadas.
El nuevo método de los investigadores es mucho más rápido y reduce el número de pasos en el proceso a solo dos: litografía y grabado con plasma.
En la primera demostración de su técnica, los investigadores utilizaron una litografía con haz de electrones y una técnica de grabado con plasma suave para modelar rayas de grafeno de un átomo de espesor en una oblea de germanio. Luego la recubrieron con un copolímero de bloque común llamado poliestireno-bloque-poli metacrilato de metilo.
Cuando se calienta, el copolímero de bloque se autoensambló por completo en solo 10 minutos, en comparación con 30 minutos usando patrones químicos convencionales, y con menos defectos. Los investigadores atribuyen este rápido ensamblaje a las superficies cristalinas lisas, rígidas y de germanio ygrafeno
Su nuevo método aprovecha un fenómeno llamado multiplicación de densidad. Los investigadores utilizaron la litografía de haz de electrones para crear primero una plantilla maestra más grande con patrones dispersos que guían la orientación de sus copolímeros de bloque.
Cuando ordenaron que el copolímero de bloque se autoensamblara, lo hizo de una manera que mejoró la resolución de la plantilla original, en este caso, por un factor de 10. La mejor mejora previa por multiplicación de densidad fue un factor decuatro.
Si bien el patrón de rayas fue una simple demostración de su técnica, los investigadores también mostraron que funciona con patrones arquitectónicos más complejos o irregulares, incluidos aquellos con curvas bruscas de 90 grados.
"Estas plantillas ofrecen una alternativa emocionante a los patrones químicos tradicionales compuestos de esteras y pinceles de polímero, ya que proporcionan una cinética de ensamblaje más rápida y amplían la ventana de procesamiento, al tiempo que ofrecen una plantilla inerte, mecánica y químicamente robusta y uniforme con plantillas bien definidas yinterfaces de material afilado ", dice Nealey.
La técnica les permite combinar la uniformidad y el procesamiento más simple de los métodos litográficos tradicionales "de arriba hacia abajo" con las ventajas del ensamblaje "de abajo hacia arriba" y la multiplicación de mayor densidad, y ofrece una ruta prometedora para la producción a gran escala a precios significativamente reducidoscosto.
"Usar esta plantilla de grafeno de un átomo de grosor nunca se había hecho antes. Es una plantilla nueva para guiar el autoensamblaje de los polímeros", dice Ma. "Esto es compatible con la producción en masa. Abrimos la puerta acaracterísticas aún más pequeñas "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Renee Meiller. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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