Nye tinbobler ansporer til fremskridt i udviklingen af ​​integrerede chips

Brugen af ​​ekstreme ultraviolette lyskilder til fremstilling af avancerede integrerede chips er blevet overvejet, men deres udvikling er blevet hindret på grund af en mangel på effektive lasermål. Forskere ved Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) udviklede for nylig en blikboble med ekstrem lav densitet, ' hvilket gør genereringen af ​​ekstrem ultraviolet pålidelig og lav pris. Denne nye teknologi baner vejen for forskellige anvendelser inden for elektronik og viser potentiale inden for bioteknologi og cancerterapi.

Udvikling af næste generations enheder kræver, at deres kerne, kaldet den integrerede kredsløbschip, er mere kompakt og effektiv end eksisterende. Fremstilling af disse chips kræver kraftige lyskilder. Brugen af ​​lyskilder i det ekstreme ultraviolette (EUV) område (en ekstremt kort bølgelængde stråling) er blevet populær i nyere tid, men deres generation er udfordrende.

En løsning er brugen af ​​højintensitetslasere:De seneste fremskridt inden for laserteknologi har ført til udvikling af lasere med øget effekt og lavere priser. Højintensive lasere implementerer laserplasmaer, og deres første praktiske anvendelse er generering af EUV-lys til fremstilling af halvleder-integrerede kredsløb. I denne proces, disse lasere bestråler et passende 'mål, ' og som følge heraf, der skabes en tilstand med høj temperatur og høj tæthed. Fra denne stat, 13,5 nm lys genereres med høj lysstyrke, som kan bruges til fremstilling af integrerede chips. Men dette er ikke en let bedrift:kontrol af måltæthed, der kan producere lys i EUV-området, har været vanskelig. Tin er blevet overvejet som en mulighed, men dens udvikling er blevet meget forsinket på grund af manglende evne til at kontrollere dens dynamik.

Til denne ende, et hold af videnskabsmænd, herunder lektor Keiji Nagai fra Tokyo Tech og adjunkt Christopher Musgrave fra University College, Dublin, sat ud for at finde effektive lasermål. I en undersøgelse offentliggjort i Videnskabelige rapporter , de beskriver en ny type lavdensitetsmateriale, som er skalerbar og billig. Prof Nagai siger, "EUV-lys er blevet afgørende i nutidens verden, men er dyrt på grund af den store mængde fremstilling."

Til at starte med, forskerne skabte en tin-coated mikrokapsel eller 'boble, ' en struktur med meget lav tæthed - der vejer så lidt som 4,2 nanogram. For det, de brugte polymerelektrolytter (opløsning af salte i en polymermatrix), som fungerer som overfladeaktive stoffer for at stabilisere boblerne. Boblerne blev derefter belagt med tinnanopartikler. Prof Nagai forklarer, "Vi producerede polyelektrolytmikrokapsler sammensat af poly(natrium-4-styren-sulfonat) og poly(allylaminhydrochlorid) og coated dem derefter i en tinoxid-nanopartikelopløsning."

For at teste brugen af ​​denne boble, forskerne bestrålede det ved hjælp af en neodym-YAG-laser. Det her, Ja, resulterede i dannelsen af ​​EUV -lys, som er inden for 13,5 nm området. Faktisk, forskerne fandt endda ud af, at strukturen var kompatibel med konventionelle EUV-lyskilder, der bruges til fremstilling af halvlederchips. Men, den største fordel var, at laserkonverteringseffektiviteten med tinboblen, et mål for lasereffekten, matchede den i bulk tin. Prof Nagai forklarer, "At overvinde begrænsningerne af flydende tindynamik kan være meget fordelagtigt til at generere EUV-lys. Veldefinerede tinmål med lav tæthed kan understøtte en bred vifte af materialer, herunder deres form, porestørrelse, tæthed osv."

Prof Nagai og hans forskerhold har udviklet materialer med lav densitet til lasermål i mange år, men havde lidt begrænsninger med fremstillingsomkostninger og masseproduktivitet. Nu, Kombinationen af ​​nye tinmål med lav tæthed lavet af bobler giver en elegant løsning til masseproduktion af en kompakt 13,5 nm lyskilde til en lav pris. Ud over dets anvendelser inden for elektronik, Prof Nagai er optimistisk over, at deres nye teknologi bestående af "boble"-lasermål endda kan bruges i kræftbehandling. Han konkluderer, "Denne metode kunne bruges som en potentiel lille skala/kompakt EUV-kilde, og fremtidige kvantestrålekilder såsom elektroner, ioner, og røntgenstråler ved at ændre belægningen til andre elementer." Gennem denne mulighed, Prof Nagai og hans team ønsker at samarbejde med store laserfaciliteter i Japan og i udlandet.