Etsausta 2D-materiaaleilla

Piialustalla olevia atomin ohuista materiaaleista valmistettuja nanoelektroniikkapiirejä.

Illinois Urbana-Champaignin yliopiston monialaiset tutkijat ja insinöörit ovat löytäneet uuden tarkemman menetelmän nanomittakaavan kokoisten sähkömekaanisten rakenteiden luomiseksi.

Viime vuosina 2D-materiaalit erilaisine sähköisine ominaisuuksineen ovat kiehtoneet tutkijoita mutta miten niistä voisi työstää monimutkaisia elektronisia piirejä.

Nykyisissä elektroniikkapiireissä kerrosten etsauksella muodostetaan virrankulun mahdollistavat kuviot. Mutta miten toteuttaa vastaavat rakenteet kaksiulotteisista kootun molekyylikerroksiin?

Lähes satunnainen löytö johti siihen, että tutkijat pystyvät nyt toteuttamaan molekyylitason rakenteita.

Professori Van der Zande'n laboratoriossa toimineen tutkija Jangyup Son teki kokeita yksittäisillä grafeenikerroksilla ja Xenon-difluoridilla (XeF2). Hän sattui heittämään syövytyskammioon toisen käsillä olleen materiaalin: boorinitridin (hBN), joka on sähköinen eriste.

Tuloksena oli, että yksittäinen kerros grafeenia oli yhä paikallaan mutta paksu hBN oli etsautunut kokonaan pois Xenon-difluoridilla.

"Tämä havainto antoi meille mahdollisuuden kuvioida kaksiulotteisia rakenteita asettamalla grafeenikerroksia muiden materiaalien, kuten boorinitridin (hBN), siirtymämetallien dikalkogeenien (TMDC) ja mustafosforin (BP) kerrosten välille ja syövyttäen tarkasti vain yhtä kerrosta etsaamatta alla olevaa kerrosta," toteaa professori Arend van der Zande.

Uuden tekniikan tutkimiseksi ryhmä loi yksinkertaisen grafeenitransistorin testatakseen sen suorituskykyä verrattuna aiemmin tehtyihin grafeenitransistoreihin. Nykyään ne kuvioidaan tavalla, joka aiheuttaa vikoja materiaalissa ja heikentää transistoreiden suorituskykyä. Lisäksi ne on kapseloitava jotta se pysyvät toimintakykyisenä.

Uuden tekniikan avulla tehdyt transistorit ylittivät kaikki muut transistorit ja "teki niistä parhaat grafeenitransistorit, joita tähän asti on osoitettu kirjallisuudessa", toteavat tutkijat. Uuden tekniikan myötä grafeenimolekyylin voi jättää kapseloimatta ja samalla se kestää etsauksen, joka tarvitaan kontaktien tekemiseen materiaaliin.

"Seuraavat vaiheet, sanoo van der Zande, on nähdä kuinka skaalautuvaa tekniikka on ja mahdollistaako se aiemmin tekemättömiä piirirakenteita."

Aiheesta aiemmin:

Grafeeni ja transistorit

Kuvioiden etsaus atomien tasolla