Výskumníci zo Severokarolínskej štátnej univerzity predstavili unikátnu technológiu, ktorá by mohla zásadne zmeniť spôsob výroby mikročipov a ďalších nanoskopických elektronických súčiastok.

Táto technológia, označovaná ako D-Met (directed metal ligand), využíva fyzikálno-chemické vlastnosti tekutého kovu na vytvorenie komplexných trojrozmerných štruktúr. Kľúčom je proces samousporiadania, ktorý nielen znižuje náklady, ale tiež umožňuje presnejšiu výrobu s minimálnou chybovosťou. Na tému upozornil portál NewAtlas.

Ako sa tekutý kov mení na nanoskopické vodiče?

Základom tejto metódy je Fieldov kov, čo je zliatina india, bizmutu a cínu, ktorá má nízku teplotu tavenia. Tento kov sa umiestni do kontaktu s formou ľubovoľného tvaru, pričom na jeho povrchu sa vplyvom kyslíka vytvorí tenká vrstva oxidu. Do procesu vstupuje následne špeciálny roztok obsahujúci tzv. ligandy, čo sú molekuly navrhnuté tak, aby viazali jednotlivé atómy kovu z oxidovej vrstvy.

Julia Chang/NC State University

Forma slúži ako kanál, cez ktorý ligandy vedú atómy kovov a skladajú ich do usporiadaných štruktúr. Následné zahrievanie na teplotu okolo 600 °C vytvorí finálne vodiče, čo v podstate oxidy kovov pokryté grafénom. Grafén zvyšuje vodivosť, chráni vodiče pred vlhkosťou a oxidáciou, a zároveň umožňuje jemne upravovať vlastnosti výsledných súčiastok.

„Táto metóda je nielen lacnejšia a rýchlejšia, ale aj spoľahlivejšia,“ hovorí vedúci výskumu Martin Thuo. Na rozdiel od tradičných technológií, ktoré často zlyhávajú pri výrobe mikročipov, nový proces dosahuje vysokú výťažnosť a produkuje menej odpadu.

Nanoskopická presnosť a veľké ambície

Vedci dokázali vyrobiť vodiče s hrúbkou od 1 000 nm až po neuveriteľných 44 nm, čo je len 15-krát viac ako šírka jedinej atómovej vrstvy kremíka. Hoci zatiaľ nedosahuje špičkovú presnosť tradičných metód, výskumný tím verí, že technológia má potenciál pre masovú výrobu. Ďalším krokom bude vývoj zložitejších zariadení.

Julia Chang/NC State University

„Stručne povedané, ukázali sme, že dokážeme samousporiadať vysoko štruktúrované a vysoko prispôsobiteľné elektronické materiály na použitie vo funkčných elektronických zariadeniach,“ hovorí Thuo. „Táto práca demonštrovala vytvorenie tranzistorov a diód. Ďalším krokom je použitie tejto techniky na výrobu zložitejších zariadení, ako sú trojrozmerné čipy.“

V súčasnosti sú výrobné technológie mikročipov časovo aj finančne náročné, no táto nová metóda by mohla tieto problémy vyriešiť. „D-Met prináša rýchlejší a lacnejší prístup k výrobe elektroniky na veľkej škále, pričom výsledky sú konzistentné a vysoko funkčné,“ dodáva Thuo.

Čítajte viac z kategórie: Novinky