Molekyler kunne skabe små kredsløb på computerchips

(PhysOrg.com) -- Efterhånden som funktionerne på computerchips bliver stadig mindre, at finde måder at fremstille chipsene på er blevet en stor udfordring. I en ny undersøgelse, forskere fra MIT har påvist, at visse molekyler kan aflejres på for det meste tomme chips, hvor de arrangerer sig selv i mønstre, der danner konturerne af bittesmå fungerende kredsløb. Forskere Karl Berggren, Emanuel E. Landsman lektor i elektroteknik, og Caroline Ross, Toyota professor i materialevidenskab og teknik, har offentliggjort deres nye metode i et nyligt nummer af Natur nanoteknologi .

Som forklaret i en artikel på MIT News, den proces, der i øjeblikket bruges til at fremstille kredsløb på chips - fotolitografi - har ændret sig meget lidt i løbet af de sidste 50 år. Fotolitografi involverer at skinne et lys gennem en mønstret maske på et lag af lysfølsomt materiale belagt på computerchippen. Lyseksponering får fotoresisten til at hærde, og når det uhærdede område vaskes væk, kun det mønstrede område er tilbage.

Imidlertid, nu hvor chipfunktionerne er blevet mindre end bølgelængden af ​​lys, der bruges i denne proces, fotolitografi kan ikke længere bruges. For at imødegå denne udfordring, forskere har forsøgt at bruge elektronstråler i stedet for lysstråler på grund af deres mindre bølgelængde. Imidlertid, problemet med elektronstråle litografi er, at det tager lang tid, og så er det dyrere. I modsætning til fotolitografi, som kan udsætte en hel chip på én gang med lys, en elektronstråle er mere fokuseret og kan kun eksponere små områder ad gangen, så den skal scanne frem og tilbage på tværs af chippen for at dække hele området.

I den nye metode, Berggren og Ross har i høj grad minimeret behovet for elektronstrålelitografi, bruger det kun til at skabe tyndt mønstrede styreposter i hele chippen. For at udfylde mønstrene mellem stolperne, de deponerede længe, gentagne kæder af polymermolekyler, der fæstner sig til stolperne og derefter arrangerer sig selv i bestemte mønstre. For at få de ønskede mønstre, forskerne brugte copolymerer, som er lavet af to forskellige typer polymermolekyler. De forskellige polymerkæder kan ikke lide at blande sig, alligevel er de stadig forbundet - ligesom "karaktererne spillet af Robert De Niro og Charles Grodin i filmen Midnight Run, en dusørjæger og en funktionær kriminel, der er lagt i håndjern sammen, men ikke kan fordrage hinanden, ” i Berggrens analogi. Ved at prøve at trække sig væk fra hinanden, polymererne arrangerer sig i forudsigelige mønstre.

Senere, når de udsættes for et plasma, en af ​​polymererne bliver til hærdet glas, mens den anden brænder væk. Ligesom i fotolitografi, glaspolymeren kunne bruges som fotoresist, som hærder for at danne mønsteret. Ved at kontrollere forskellige karakteristika - såsom polymerlængder, deres relative proportioner, og formen og placeringen af ​​stolperne - forskerne kunne producere en række specifikke mønstre, der kunne være nyttige til at designe kredsløb.

Med sin mindre afhængighed af elektronstrålelitografi, den nye metode kunne tilbyde omkostningseffektiv fremstilling på områder udover computerchips. For eksempel, teknikken kunne bruges til at producere stempler til at skabe magnetiske mønstre på harddiske, som i øjeblikket produceres med elektronstrålelitografi. Imidlertid, mere forskning er påkrævet, før man fremstiller individuelle computerchips med selvsamlende molekyler, såsom at få molekylerne til at danne de nøjagtige mønstre, der er nødvendige for at producere fungerende kredsløb.

© 2010 PhysOrg.com