Pienempiä piirikuvioita ja 2D komplementaarilogiikkaa

Johns Hopkins yliopiston tutkijat ovat löytäneet uusia materiaaleja ja uuden prosessin, jotka voisivat edistää jatkuvasti kiihtyvää pyrkimystä valmistaa pienempiä, nopeampia ja edullisempia mikrosiruja.

Perinteisesti mikropiirien kuviointi tehdään resistipinnoitteiden avulla. Kuitenkin tehokkaammat säteilykeilat, joita tarvitaan yhä pienempien yksityiskohtien kaivertamiseen, eivät ole riittävän vahvassa vuorovaikutuksessa perinteisten resistien kanssa.

Aiemmin professori Michael Tsapatsisin laboratorion ja Johns Hopkinsin Fairbrother- tutkimusryhmässä havaittiin, että uudenlaisesta metalliorgaanisesta luokasta valmistetut resistimateriaalit pystyvät käsittelemään tehokkaampaa säteilyprosessia, jota kutsutaan "syvemmäksi kuin äärimmäinen ultraviolettisäteilyä (B-EUV).

Metallit, kuten sinkki, absorboivat B-EUV-valoa ja tuottavat elektroneja, jotka aiheuttavat kemiallisia muutoksia, joita tarvitaan piirikuvioiden tuottamiseen imidatsoli-nimiseen orgaaniseen materiaaliin.

Nyt tehdyssä tutkimuksessa tiedemiehet ovat kyenneet kerrostamaan näitä imidatsolipohjaisia metalli-orgaanisia resistejä liuoksesta piikiekon mittakaavassa ja hallitsemaa niiden paksuutta nanometrien tarkkuudella.

”Leikittelemällä kahdella komponentilla (metalli ja imidatsoli) voidaan muuttaa valon absorboinnin tehokkuutta ja seuraavien reaktioiden kemiaa. Ja se avaa meille mahdollisuuden luoda uusia metalli-orgaanisia yhdistepareja”, Tsapatsis sanoi. ”Jännittävää on, että tähän kemiaan voidaan käyttää ainakin kymmentä erilaista metallia ja satoja orgaanisia yhdisteitä.”

2D-puolijohteet ovat nousseet lupaaviksi kanavamateriaaleiksi tulevaisuuden elektroniikan komplementaarisille logiikkapiireille. Yritykset skaalata niitä muutamista demoista käytännön piirien valmistukseen on ollut haastavaa.

Kansainväliset tutkijat ovat nyt kehittäneet skaalautuvan ja rinnakkaisen valmistusstrategian 2D-puolijohteisten komplementaaristen logiikkaporttien toteuttamiseksi sähkökentän ohjaamana.

N- ja p -tyyppisten puolijohdekanavien matriisit muodostetaan kokoamalla selektiivisesti sähkökemiallisesti kuorittuja MoS2- ja WSe2 - nanolevyjä lähde- ja nieluelektrodien väliin käyttämällä vaihtovirtadielektroforeesia (AC-DEP), minkä jälkeen kalkogeenivakansseja passivoidaan liuospohjaisella kemiallisella käsittelyllä.

Lähestymistavan kyky sijoittaa n- kanavaiset ja p- kanavaiset FETit tarkasti mahdollistaa erilaisten komplementaaristen logiikkaporttien – kuten NOT, NAND ja NOR – ja staattisen RAM-muistin skaalautuvan ja rinnakkaisen valmistuksen.

Deterministisen kokoonpanostrategian yhdistettynä jälkikäteiseen seostukseen odotetaan olevan laajasti sovellettavissa monille 2D-siirtymämetallikalkogenideille, mikä mahdollistaa muiden n- ja p-tyypin materiaaliyhdistelmien tutkimisen, mikä lupaa suorituskyvyn parantamista entisestään.

Aiheesta aiemmin:

Tehokkaita röntgensäteitä ja ultraviolettivaloa

Atomintarkkaa 2D-materiaalien integrointia

Fotonisiru ilman litografiaa