La possibilità di guardare all'interno dei chip di silicio per vedere le loro minuscole parti funzionanti, senza danneggiare i trucioli, è un passo avanti grazie a un team internazionale guidato da scienziati della LCN.

Il gruppo della LCN, guidato dal dottor Neil Curson, hanno dimostrato di poter generare immagini di minuscoli componenti tridimensionali costituiti da atomi di fosforo, completamente invisibili a tutte le altre tecnologie di imaging.

Sorprendentemente, le immagini di questi componenti sono state ottenute nonostante il fatto che i componenti avessero le dimensioni di poche decine di atomi, erano atomicamente sottili e furono sepolti sotto la superficie del chip. È stata ottenuta un'accurata determinazione quantitativa della posizione dei componenti sepolti, insieme a determinate proprietà elettriche. Questa svolta è pubblicata in Progressi scientifici .

I componenti studiati, compreso un incrocio tridimensionale di strisce metalliche di fosforo, sono stati progettati e realizzati dallo studente di dottorato di LCN Alex Kölker. Ha usato un ago di metallo super affilato per scrivere modelli in un singolo strato di atomi di idrogeno che giaceva sulla superficie di un chip di silicio, creando un modello della forma desiderata. Causando una reazione chimica tra la superficie del chip e il gas fosfina, atomi di fosforo sono stati scritti nella superficie, a forma di modello. Le strutture di fosforo sono state poi sepolte con altro silicio per completare il dispositivo.

Un microscopio a scansione a microonde di recente sviluppo è stato utilizzato per fotografare i componenti, ottenuto con i nostri collaboratori della Johannes Kepler University, guidato da Georg Gramse, e da Keysight Technologies (Austria), Istituto Paul Scherrer, ETH Zürich e EPF Losanna (Svizzera). Il microscopio funziona mettendo a fuoco le microonde (come quelle di un forno a microonde), all'estremità di una punta metallica che viene spinta contro la superficie del chip. Le microonde vengono cotte nel chip, successivamente rimbalzare dai componenti sepolti, misurato, e usato per costruire un'immagine.

Secondo il dott. Curson "Il lavoro è potenzialmente di importanza globale perché i chip di silicio stanno diventando così sofisticati e complessi che scattare istantanee delle loro parti più piccole è incredibilmente difficile e richiede tempo, e attualmente comporta la distruzione del chip. Se potessimo vedere facilmente tutti i componenti di un chip, in un maniero non distruttivo, sarebbe un punto di svolta. Quello che abbiamo fatto è un grande passo avanti proprio in questo senso. Tali tecnologie stanno diventando importanti anche per i governi interessati a sapere cosa c'è dentro l'elettronica straniera che stanno usando!"

"Un'altra importante applicazione della nostra tecnologia di imaging è l'assistenza nella fabbricazione di computer quantistici al fosforo in silicio, che hanno il potenziale per rivoluzionare completamente l'informatica, se realizzato."

Il dott. Ferry Kienberger di Keysight Technologies afferma:"La nostra azienda vede questo lavoro come un importante passo avanti nel dimostrare che la microscopia a scansione a microonde è la via da seguire per la caratterizzazione della prossima generazione di dispositivi elettrici e componenti quantistici in silicio".

Le capacità dimostrate qui sono trasformative per la diagnostica non invasiva di componenti elettrici su scala atomica che formeranno la prossima generazione di dispositivi "classici" e quantistici.