Kommer snart:Fremstilling med hvert atom på sin rette plads

Den langvarige drøm om at skabe atomisk præcise tredimensionelle strukturer i et produktionsmiljø nærmer sig virkeligheden, ifølge topforskeren i en virksomhed, der laver værktøjer rettet mod det ambitiøse mål.

John Randall, Vicepræsident for Zyvex Labs i Richardson, Tex., siger, at hans forskere har demonstreret en proces, der bruger en scanningstunnelmikroskopspids til at fjerne beskyttende overfladebrintatomer fra silicium et ad gangen og derefter tilføjer enkelte atomlag af silicium kun til de omhyggeligt ryddede områder. Randall beskriver præstationen i dag på AVS 57th International Symposium &Exhibition, som finder sted i denne uge i Albuquerque Convention Center i New Mexico.

Til dato, Zyvex Labs forskere har påvist fjernelse af 50 brintatomer pr. sekund. Men med erfaring og innovation, Randall forudser store forbedringer i hastigheden af ​​denne begrænsende faktor.

"Der er mange veje til opskalering, herunder parallelitet, " siger han. "En tusind gange stigning i hastigheden vil være ret let at opnå."

Inden for syv år, Randall forventer, at Zyvex Labs vil sælge indledende produktionsværktøjer, der kan fjerne mere end en million brintatomer i sekundet ved hjælp af 10 parallelle spidser til en pris af omkring $2, 000 pr. kubikmikrometer tilsat silicium (48 milliarder atomer).

Anvendelser, der ville have mest gavn af at have små atomært præcise strukturer, omfatter nanopore-membraner, qubit-strukturer til kvantecomputere og nanometriske standarder. Anvendelser i større skala, såsom nanoimprint skabeloner, vil kræve yderligere forbedringer af omkostningseffektiviteten for at blive økonomisk levedygtig.

Zyvex-processen bruges i øjeblikket kun på siliciumoverflader, som typisk er belagt med brintatomer bundet til eventuelle eksponerede siliciumatomer. Processen har to trin:For det første i et ultrahøjt vakuum, et scanning tunnelmikroskop er rettet til at fjerne individuelle brintatomer fra kun de steder, hvor yderligere silicium senere vil blive tilføjet. Sekund, en siliciumhydridgas indføres. Et enkelt lag af disse molekyler klæber til alle udsatte brintfri siliciumatomer. Efter aflejring, gassen fjernes, og processen gentages for at opbygge så mange tredimensionelle lag af atomisk rent silicium, som det er nødvendigt.