Разработана технология самосборки сложных электронных устройств
В Университете штата Северная Каролина разработана технология самосборки сложных электронных устройств. Метод, проверенный пока на одиночных диодах и транзисторах, описан в журнале Materials Horizons.
Авторы рассчитывают, что их изобретение вытеснит применяемые сейчас дорогие и сложные технологии производства компьютерных чипов.
«Существующие методы производства чипов включают много этапов и опираются на чрезвычайно сложные технологии, что делает процесс дорогостоящим и трудоемким. Наш подход самосборки значительно быстрее и менее затратен», — заявил профессор материаловедения и инженерии Мартин Туо.
«Более того, современные технологии производства имеют низкий выход годных изделий — иными словами, выходит относительно большое количество бракованных чипов, которые невозможно использовать. Наш подход — высокий выход годных изделий, то есть более стабильное производство микросхем и меньше отходов», — добавил он.
В основе новинки лежит так называемая направленная реакция металл-лиганд (D-Met). Работает она следующим образом.
Рядом с формой размещают жидкий металл (разработчики использовали легкоплавкий сплав индия, висмута и олова, известный как металл Филда). На него выливают раствор с лигандами — специальными молекулами из углерода и кислорода. Они собирают ионы с поверхности жидкого металла, удерживают их в определенном геометрическом узоре — и перетягивают в форму. По мере перетекания трехмерные структуры усложняются.
«Без формы эти структуры могут образовывать несколько хаотичные узоры. Но поскольку решение ограничено формой, структуры формируются в предсказуемые, симметричные массивы», — объясняет Туо.
Форму удаляют, а ее содержимое нагревают. В результате раствор испаряется, а затем входящие в него вещества разлагаются. Кислород окисляет металл, образуя полупроводники, а углерод превращается в оборачивающие их листы графена.
«Листы графена можно использовать для настройки ширины запрещенной зоны полупроводников, делая их более или менее чувствительными в зависимости от качества графена», — говорит первый автор статьи Джулия Чанг из Университета штата Северная Каролина.
Благодаря висмуту полупроводники становятся светочувствительными — то есть метод можно использовать для создания оптоэлектронных устройств.
В целом он в известной мере универсален.
«Суть техники D-Met в возможности производить материалы в больших масштабах — вы ограничены только размером используемой вами формы. Можно также контролировать полупроводниковые структуры, манипулируя типом жидкости, используемой в растворе и скоростью его испарения», — рассказал профессор. «Эта работа продемонстрировала создание транзисторов и диодов. Следующий шаг — использовать эту технику для изготовления более сложных устройств, таких как трехмерные чипы», — заключил он.
