Il fisico Igor Kaganovich presso il Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell'Energia (DOE) e i suoi collaboratori hanno scoperto alcune delle fisiche che rendono possibile l'incisione dei chip di computer al silicio, che alimentano i cellulari, computer, e una vasta gamma di dispositivi elettronici. Nello specifico, il team ha scoperto come il gas caricato elettricamente noto come plasma rende il processo di incisione più efficace di quanto non sarebbe altrimenti. La ricerca, pubblicato in due articoli apparsi nei numeri di settembre e dicembre 2016 di Fisica dei Plasmi , è stato sostenuto dall'Office of Science (FES) del DOE.

Kaganovic, Vice Capo del Dipartimento di Teoria PPPL, insieme a Dmytro Sydorenko dell'Università di Alberta, sapeva che il processo di incisione al plasma era efficace, ma non ero sicuro di come funzionasse il processo. Quindi hanno studiato le basi teoriche del processo.

Durante il processo di incisione, un pezzo di silicio viene posto in una camera e immerso in un sottile strato di plasma, largo circa due centimetri. Inoltre all'interno del plasma ci sono due elettrodi distanziati di un paio di centimetri che producono un fascio di elettroni. Mentre gli elettroni fluiscono attraverso il plasma, iniziano un processo noto come instabilità a due flussi, che eccita le onde di plasma che consentono al plasma di incidere il silicio in modo più efficiente.

Sydorenko e Kaganovich hanno modellato questo processo. Hanno dimostrato che le onde create dal fascio di elettroni possono diventare molto più intense rispetto ai plasmi che non sono delimitati da elettrodi. In altre parole, quando un plasma è limitato, l'onda guidata dall'instabilità dei due flussi può diventare molto forte. "Le simulazioni indicano che il posizionamento del plasma all'interno di una coppia di elettrodi supporta l'eccitazione di grandi onde di plasma, che poi portano all'accelerazione degli elettroni del plasma che possono aiutare l'incisione, " disse Kaganovic.

Comprendere la fisica alla base della tecnica di incisione al plasma potrebbe aiutare i ricercatori a progettare processi più efficienti per incidere i circuiti sui chip di silicio.

PPPL, al Forrestal Campus della Princeton University a Plainsboro, NJ, è dedicato alla creazione di nuove conoscenze sulla fisica dei plasmi:ultra-caldi, gas carichi e allo sviluppo di soluzioni pratiche per la creazione di energia da fusione. Il Laboratorio è gestito dall'Office of Science dell'Università per l'U.S. Department of Energy, che è il più grande sostenitore della ricerca di base nelle scienze fisiche negli Stati Uniti, e sta lavorando per affrontare alcune delle sfide più urgenti del nostro tempo. Per maggiori informazioni, visita science.energy.gov.