Gli ioni di un plasma reattivo formano un nanofilo di silicio largo circa 40 atomi. La disposizione atomica periodica è preservata fino al bordo del nanofilo. Credito:V.R. Manfrinato et al. Patterning Si alla scala di lunghezza di 1 nm con litografia a fascio di elettroni con correzione dell'aberrazione:regolazione delle proprietà plasmoniche in base alla progettazione, avv. Funz. Madre. 2019 1903429. Wiley-VCH GmbH. Riprodotto con permesso
I ricercatori hanno sviluppato una tecnica innovativa per la creazione di nanomateriali. Questi sono materiali larghi solo per gli atomi. Si basano sulla nanoscienza per consentire agli scienziati di controllare la loro costruzione e il loro comportamento. La nuova tecnica di nanofabbricazione a fascio di elettroni, ingegneria dei plasmoni, raggiunge un controllo su scala quasi atomica senza precedenti del patterning nel silicio. Le strutture costruite utilizzando questo approccio producono un'ottimizzazione da record delle proprietà elettro-ottiche.
In questa ricerca, gli scienziati hanno utilizzato l'ingegneria dei plasmoni per controllare le proprietà ottiche ed elettroniche del silicio. La tecnica utilizza la litografia a fascio di elettroni con correzione dell'aberrazione. Questo processo comporta l'utilizzo di un fascio di elettroni per modificare la superficie di un materiale. L'ingegneria Plasmon ha permesso ai ricercatori di modificare il materiale su una scala quasi atomica. L'uso della litografia "convenzionale" significa che questo approccio potrebbe un giorno essere applicato alle applicazioni industriali. Andrà a beneficio dei ricercatori che lavorano sulle comunicazioni ottiche, rilevamento, e informatica quantistica.
Modellare i materiali con una risoluzione di un singolo nanometro consente agli scienziati di progettare con precisione gli effetti di confinamento quantistico. Gli effetti quantistici sono significativi a queste scale di lunghezza, e il controllo delle dimensioni della nanostruttura fornisce il controllo diretto sulle proprietà elettriche e ottiche. Il silicio è di gran lunga il materiale semiconduttore più utilizzato in elettronica, e la capacità di fabbricare dispositivi a base di silicone delle dimensioni più piccole per l'ingegneria di nuovi dispositivi è altamente auspicabile.
I ricercatori del Center for Functional Nanomaterials di Brookhaven, una struttura utente del Dipartimento dell'Energia, ha utilizzato la litografia a fascio di elettroni corretta per l'aberrazione combinata con l'incisione di ioni reattivi a secco per ottenere la modellazione di caratteristiche di 1 nanometro e l'ingegneria plasmonica di superficie e volume nel silicio. La tecnica di nanofabbricazione qui impiegata produce nanofili con una rugosità del bordo della linea di 1 nanometro. Inoltre, questo lavoro dimostra la sintonizzazione dell'energia plasmonica del volume di silicio di 1,2 elettronvolt dal valore di massa, che è dieci volte superiore ai precedenti tentativi di ingegneria dei plasmoni volumetrici utilizzando metodi litografici.
Lo studio è pubblicato su Materiali funzionali avanzati .
