(PhysOrg.com) -- I ricercatori europei hanno sviluppato una tecnologia all'avanguardia per la "crescita" dei nanocavi, aprendo la strada al più veloce, microchip più piccoli e creando una nuova strada promettente per la ricerca e lo sviluppo industriale in Europa.
I nanofili sono una nuova tecnologia promettente che potrebbe soddisfare i requisiti di prestazioni in rapida crescita per la progettazione di circuiti integrati nei prossimi dieci anni. Sono fili minuscoli di appena decine di nanometri di diametro e micrometri di lunghezza.
Potrebbero significare più piccoli, elettronica più veloce e a basso consumo, e portare a architetture completamente nuove come i microchip 3D, una pila verticale di circuiti che può aumentare enormemente le dimensioni dei circuiti per lo stesso ingombro.
I nanofili sono così stretti che sono spesso chiamati strutture "unidimensionali" perché la larghezza del filo limita il movimento laterale degli elettroni mentre passano attraverso il filo. Anche, la geometria cilindrica consente la più efficiente tecnologia di gating elettrostatico.
Non sorprende che a questa scala, i nanofili dimostrano molte caratteristiche che offrono il potenziale per nuovi circuiti e architetture, e i fisici sono molto eccitati. I giapponesi hanno aperto la strada al campo con gli Stati Uniti che hanno ripreso il lavoro, e con alcune squadre europee che entrano subito dopo.
Nanofili in crescita... e brevetti
Ma gli europei stanno arrivando. Il lavoro recente al progetto NODE ha portato a una tecnologia di livello mondiale ea 40 brevetti. “La tecnologia al silicio diventa molto impegnativa quando si scende a 10-15nm, ” spiega Lars Samuelson, direttore del Nanometer Structure Consortium dell'Università di Lund e coordinatore del progetto NODE.
"Uno dei problemi dell'approccio top-down [attuale] è che introduce ambienti difficili e si finisce con dispositivi che possono essere dominati da difetti".
I nanofili di NODE sono "cresciuti" dal basso verso l'alto, come cristalli, in strutture verticali. “Lo chiamiamo ‘autoassemblaggio guidato’, ed è un processo "dal basso verso l'alto" che può comportare un minor numero di difetti, "dice Samuelson.
I nanofili verticali possono essere costituiti da diversi materiali, semplicemente alterando il materiale di deposito, quindi il filo assume strati con caratteristiche diverse. “Ci sono molte potenziali opportunità per lo sviluppo di nuove tecnologie, " lui dice. "Questa disposizione verticale può essere la strada per la progettazione di circuiti 3D e per realizzare optoelettronica monolitica su chip".
NODE si è concentrato sulla combinazione di silicio con arseniuro di indio (Si:InAs) e silicio con germanio di silicio (Si:SiGe), due materiali molto promettenti. “L'arseniuro di indio è intrinsecamente molto veloce e, come tale, era di particolare interesse per il nostro lavoro, ” rimarca Samuelson.
Innovazioni
Il progetto ha esaminato ogni anello della catena di produzione dei nanofili, dalla crescita, lavorazione su scala industriale, alla caratterizzazione e integrazione. "E una delle grandi sfide del progetto è stata l'integrazione del nostro lavoro con l'attuale tecnologia di elaborazione del silicio, quindi c'è stato un grande sforzo per l'elaborazione, “Sottolinea Samuelson.
Per questo, gli studi di caratterizzazione sono stati importanti per esaminare i diversi materiali utilizzati e gli effetti indotti dalla struttura dei nanofili. NODE ha anche esaminato le caratteristiche di potenziali dispositivi, come i transistor ad effetto di campo (FET). Finalmente, il team ha esaminato l'integrazione di questi dispositivi nei circuiti.
È un enorme corpo di lavoro e ha portato ad alcune vere scoperte. “Una delle scoperte è stata la... perfetta deposizione di dielettrici ad alto K che rivestono i nanofili e fungono da dielettrico nei transistor wrap-gate, ” rivela Samuelson. "Abbiamo sviluppato una tecnica molto buona per questo."
I dielettrici ad alto K superano alcuni dei limiti del biossido di silicio su scale molto piccole e rappresentano una strategia promettente per un'ulteriore miniaturizzazione dei circuiti integrati.
“Come parte di questa ricerca, abbiamo anche riscontrato problemi e possibili ostacoli [a un ulteriore] sviluppo, come problemi piuttosto gravi nella crescita di nanofili di Si utilizzando catalizzatori d'oro”, aggiunge Samuelson.
All'avanguardia
“Questa tecnologia non è pronta per le applicazioni industriali, e se saranno tre, sei o nove anni prima che appaia industrialmente, Non posso dire, ” avverte Samuelson. “Ma abbiamo stabilito lo stato dell'arte, abbiamo i migliori risultati”.
Il progetto ha annunciato l'ingresso dell'Europa in un nuovo entusiasmante campo della nanotecnologia e ha sviluppato una competenza fondamentale nel continente. Più di 100 articoli scientifici emergeranno dal lavoro quando finalmente si concluderà.
Lo sviluppo delle competenze europee non potrebbe arrivare in un momento migliore. Attori industriali come IBM, Samsung e alcuni dei principali laboratori di Singapore hanno iniziato a sviluppare planari, o orizzontale, tecnologia dei nanofili poco dopo che NODE ha iniziato i suoi sforzi. La tecnologia sta diventando maggiorenne.
