IBM demonstrerer ikke-skala 3D-mønsterteknik (med video)

(PhysOrg.com) -- IBM Research i Zürich har demonstreret en ny nanoskala-mønsterteknik, der kan erstatte elektronstrålelitografi (EBL). Demonstrationen udskåret en tredimensionel model af Matterhorn i skala 1:5 milliarder, en 4, 478 meter højt bjerg, der ligger på grænsen mellem Italien og Schweiz, at vise, hvordan deres teknik kan bruges til en række applikationer, såsom at skabe linser i nanoskala på siliciumchips til at bære optiske kredsløb i en skala så lille, at elektroniske kredsløb er ineffektive.

EBL (også kaldet e-beam litografi) bruger en fokuseret stråle af elektroner til at ætse mikro- eller nanoskalamønstre ind i et substrat dækket af en film (resisten), der er følsom over for elektronerne. Det blev oprindeligt udviklet til fremstilling af integrerede kredsløb.

Den 25 nanometer (nm) høje model af bjerget blev skulptureret på omkring tre minutter af et glasagtigt organisk materiale ved hjælp af en 500 nm lang og 5 nm tyk siliciumscanningssonde opvarmet til over 330 °C i nogle få mikrosekunder - lang nok at bryde hydrogenbindinger i materialet uden at bryde andre bindinger. Sonden blev fastgjort til en fleksibel cantilever, der kan scanne substratet med en nøjagtighed på 1 nm. Sonden fungerer som en mikroskopisk fræsemaskine, der fjerner lag af substratet ved varme og kraft.

Demonstrationen skulpturerede også et reliefkort over verden, der målte 22 gange 11 mikrometer. Ifølge IBMs pressemeddelelse er kortets skala så lille 1, 000 af dem kunne trækkes på et enkelt saltkorn. IBM siger, at den nuværende teknologi kan blive så lille som 15 nanometer, men i fremtiden kunne gå endnu mindre.

I den skala kunne IBMs teknik erstatte EBL, som koster 80 til 90 % mere og er langsommere. Ifølge Michel Despont, en IBM-fysiker og medforfatter til forskningspapiret, teknikken kræver færre processer end EBL, og det faktum, at det kan bruges til at skabe strukturer i 3D, betyder, at det kan bruges til applikationer, som ingen endnu har overvejet.

I deres papir, offentliggjort i Videnskab tidsskrift, IBM-forskerne siger, at de planlægger at bruge teknikken til at skabe metamaterialer, optiske komponenter, til prototyping af CMOS nanoelektronikkomponenter, og til fremstilling af skabeloner til selvsamling af nanorod eller nanorør. Despont sagde, at systemet ikke ville være kommercielt tilgængeligt i omkring fem år, men de håber at gøre det tilgængeligt for universiteter og forskningslaboratorier inden da.

© 2010 PhysOrg.com