Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins στις ΗΠΑ ανακάλυψαν έναν νέο τρόπο κατασκευής μικροτσίπ τόσο μικρών που είναι σχεδόν αόρατα. Συνδυάζοντας μέταλλα και φωτοευαίσθητη χημεία, πρωτοπόρησαν σε μια μέθοδο που θα μπορούσε να κάνει τα τσιπ ταχύτερα, φθηνότερα και πολύ πιο ισχυρά. Αυτό το άλμα στον σχεδιασμό μικροτσίπ θα μπορούσε να αλλάξει τα πάντα από τα smartphones μέχρι τα αεροπλάνα ανοίγοντας τον δρόμο για την επόμενη εποχή της τεχνολογίας.
Οι ερευνητές εντόπισαν νέα υλικά και ανέπτυξαν μια τεχνική που μπορεί να επιταχύνει τον αγώνα για την παραγωγή μικροτσίπ που θα είναι μικρότερα, ταχύτερα και πιο προσιτά. Τα τσιπ αυτά τροφοδοτούν σχεδόν κάθε πτυχή της σύγχρονης ζωής από τα κινητά τηλέφωνα και τις οικιακές συσκευές μέχρι τα αυτοκίνητα και τα αεροσκάφη. Κατάφεραν να δημιουργήσουν κυκλώματα τόσο μικροσκοπικά που δεν φαίνονται με γυμνό μάτι με μια μέθοδο σχεδιασμένη να είναι εξαιρετικά ακριβής αλλά και οικονομικά αποδοτική για μαζική παραγωγή. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στην επιθεώρηση «Nature Chemical Engineering».
«Οι εταιρείες έχουν χαράξει τους στόχους τους για τα επόμενα 10 με 20 χρόνια. Ένα εμπόδιο ήταν η εύρεση μιας διαδικασίας που να μπορεί να δημιουργήσει μικρότερα χαρακτηριστικά σε μια γραμμή παραγωγής, όπου τα υλικά ακτινοβολούνται γρήγορα και με απόλυτη ακρίβεια ώστε η διαδικασία να είναι οικονομικά βιώσιμη» δήλωσε ο Μιχάλης Τσαπατσής διακεκριμένος καθηγητής χημικής και βιομοριακής μηχανικής στο Johns Hopkins. Τα ισχυρά λέιζερ που χρειάζονται για να χαράξουν σχέδια σε τόσο μικρή κλίμακα υπάρχουν ήδη. Αυτό που έλειπε ήταν τα σωστά υλικά και οι μέθοδοι.
Πώς κατασκευάζονται τα μικροτσίπ
Τα μικροτσίπ είναι λεπτές πλάκες πυριτίου πάνω στις οποίες αποτυπώνεται το κύκλωμα. Οι κατασκευαστές επικαλύπτουν τις πλάκες με ένα φωτοευαίσθητο υλικό που ονομάζεται resist. Όταν μια δέσμη ακτινοβολίας χτυπήσει το resist, προκαλείται χημική αντίδραση που «καίει» το σχέδιο στο πυρίτιο. Το πρόβλημα είναι ότι οι πιο ισχυρές δέσμες ακτινοβολίας που απαιτούνται για μικρότερα σχέδια, δεν αλληλεπιδρούν αρκετά έντονα με τα παραδοσιακά resists.
Η ερευνητική ομάδα του Έλληνα επιστήμονα μαζί με το Fairbrother Research Group ανακάλυψε ότι τα resists που βασίζονται σε μεταλλο-οργανικές ενώσεις μπορούν να λειτουργήσουν με μια νέα διαδικασία ακτινοβόλησης που ονομάζεται beyond extreme ultraviolet radiation (B-EUV), επιτρέποντας λεπτομέρειες μικρότερες από το σημερινό όριο των 10 νανομέτρων.
Μεταλλικά στοιχεία όπως ο ψευδάργυρος απορροφούν το φως B-EUV και δημιουργούν ηλεκτρόνια, τα οποία προκαλούν χημικές αντιδράσεις που χαράσσουν τα σχέδια στο οργανικό υλικό ιμιδαζόλιο.
Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες κατάφεραν να εναποθέσουν αυτά τα υλικά σε κλίμακα πυριτιούχου πλάκας, ελέγχοντας το πάχος τους με ακρίβεια νανομέτρων. Η νέα μέθοδος, που την ονόμασαν χημική υγρή εναπόθεση (Chemical Liquid Deposition – CLD), μπορεί να σχεδιαστεί με ακρίβεια και επιτρέπει ταχείες δοκιμές συνδυασμών μετάλλων και οργανικών υλικών.
Οι ερευνητές ήδη δοκιμάζουν διάφορους συνδυασμούς μετάλλων και ιμιδαζολίων για να βρουν τα πιο αποδοτικά για την τεχνολογία B-EUV, η οποία αναμένεται να μπει στη βιομηχανική παραγωγή μέσα στην επόμενη δεκαετία.
«Κάθε μήκος κύματος αλληλεπιδρά διαφορετικά με διαφορετικά στοιχεία. Ένα μέταλλο που είναι αδύναμο σε ένα μήκος κύματος μπορεί να αποδειχθεί εξαιρετικό σε ένα άλλο. Ο ψευδάργυρος, για παράδειγμα, δεν είναι πολύ καλός για το EUV, αλλά είναι από τους καλύτερους για το B-EUV» εξηγεί ο καθηγητής Τσαπατσής.
Naftemporiki.gr
