I ricercatori del RIT hanno scoperto un processo di fabbricazione più efficiente per produrre semiconduttori utilizzati nei dispositivi elettronici di oggi. Hanno anche confermato che materiali diversi dal silicio possono essere utilizzati con successo nel processo di sviluppo che potrebbe aumentare le prestazioni dei dispositivi elettronici. Questo processo di fabbricazione—l'I-MacEtch, o metodo di incisione chimica assistita da metallo inverso, può aiutare a soddisfare la crescente domanda di nanotecnologie più potenti e affidabili necessarie per le celle solari, smartphone, reti di telecomunicazioni e nuove applicazioni in fotonica e informatica quantistica.

"La novità del nostro lavoro è che per la prima volta stiamo esaminando l'applicazione della lavorazione I-MacEtch a materiali in fosfuro di indio-gallio. I-MacEtch è un'alternativa a due approcci convenzionali ed è una tecnica che è stata utilizzata nel campo, ma i materiali che sono stati esplorati sono abbastanza limitati, " disse Parsian Mohseni, assistente professore di ingegneria dei microsistemi presso il Kate Gleason College of Engineering del RIT. È anche direttore del Laboratorio EINS dell'università.

La richiesta di una migliore potenza di elaborazione dei computer ha portato i ricercatori a esplorare sia nuovi processi che altri materiali oltre al silicio per produrre componenti elettronici, Mohseni ha spiegato. Il processo I-MacEtch combina i vantaggi di due metodi tradizionali:incisione a umido e incisione con ioni reattivi, o REI. Indio-gallio-fosfuro è uno dei numerosi materiali testati per integrare il silicio come mezzo per migliorare la capacità attuale della lavorazione dei semiconduttori.

"Questo è un materiale molto noto e ha applicazioni nell'industria elettronica e delle celle solari, " ha detto. "Non stiamo reinventando la ruota; stiamo stabilendo nuovi protocolli per il trattamento del materiale esistente che è più conveniente, e un processo più sostenibile".

I dispositivi a semiconduttore vengono creati su wafer attraverso un processo in più fasi per rivestire, rimuovere o modellare materiali conduttivi. I processi tradizionali sono l'incisione a umido, dove un campione con aspetti bloccati viene immerso in un bagno acido per rimuovere le sostanze, e attacco con ioni reattivi, dove gli ioni bombardano le superfici esposte sul wafer per modificarne le proprietà chimiche e rimuovere i materiali in quelle regioni esposte. Entrambi sono stati utilizzati per sviluppare gli intricati modelli elettronici sui circuiti e utilizzare il silicio come base per questo tipo di modelli. Migliorare i metodi di modellazione di I-MacEtch potrebbe significare ridurre la complessità di fabbricazione di vari dispositivi fotonici ed elettronici.

Ricercatori e scienziati della fabbricazione di semiconduttori hanno utilizzato ampiamente MacEtch per la lavorazione del silicio. Allo stesso tempo, sono in corso valutazioni di altri materiali nella gamma III-V dei singoli elementi che possono essere favorevoli a questo stesso tipo di fabbricazione con vantaggi simili. Nella sua ricerca, Mohseni sta anche esaminando diverse leghe di quei materiali III-V, vale a dire le leghe ternarie come indio-gallio-fosfuro (InGaP).

La ricerca dettagliata nel prossimo numero dell'American Chemical Society's Materiali applicati e interfacce rivista evidenzia come la metodologia di nanofabbricazione è stata applicata a InGaP e come può influire sull'elaborazione delle applicazioni del dispositivo e sulla generazione di alte proporzioni e caratteristiche dei semiconduttori su nanoscala, disse Tommaso Guglielmo, uno studente di dottorato in ingegneria dei microsistemi e primo autore del documento. Il nuovo metodo di elaborazione può essere significativo nello sviluppo di matrici ordinate di strutture con proporzioni elevate come i nanofili.

Per le celle solari, l'obiettivo è ridurre al minimo il rapporto tra costo e potenza prodotta, e se è possibile abbassare il costo di realizzazione della cella, e aumentandone l'efficienza, questo migliora il dispositivo in generale. Esplorare nuovi metodi per fabbricare l'esistente, materiali rilevanti in un modo che consente un più rapido, l'elaborazione meno costosa e più controllata combinando i vantaggi dell'incisione a umido e RIE è stata al centro del lavoro di Mohseni. Il processo migliorato significa evitare costosi, ingombrante, metodi di lavorazione pericolosi.

"Stiamo utilizzando una semplice configurazione da banco e ci ritroviamo con strutture molto simili; infatti, si può sostenere che sono di qualità superiore rispetto alle strutture che possiamo generare con RIE per una frazione del costo e con meno tempo, meno passaggi in tutto, senza le condizioni di temperatura più elevate o la strumentazione costosa, " Egli ha detto.