Vand gør ledninger endnu mere nano:Lab udvider meniskmaske-processen til at lave under 10 nanometer veje

Vand er nøglekomponenten i en Rice University-proces til pålideligt at skabe mønstre af metalliske og halvledende ledninger mindre end 10 nanometer brede.

Teknikken fra Rice lab af kemiker James Tour bygger på dens opdagelse af, at menisken - den buede overflade af vand ved dens kant - kan være en effektiv maske til at lave nanotråde.

Rice-holdet af Tour og kandidatstuderende Vera Abramova og Alexander Slesarev har nu lavet nanotråde mellem 6 og 16 nanometer brede af silicium, siliciumdioxid, guld, krom, wolfram, titanium, titaniumdioxid og aluminium. De har også lavet tværstangsstrukturer af ledende nanotråde fra et eller flere af materialerne.

Et papir om deres teknik, kaldet menisk-maske litografi, er blevet offentliggjort online af tidsskriftet American Chemical Society Nano bogstaver .

Processen er lovende for halvlederindustrien, da den søger at gøre kredsløb stadig mindre. State-of-the-art fabrikation af integrerede kredsløb giver mulighed for signalledninger, der nærmer sig 10 nanometer, kun synlig med kraftige mikroskoper. Det er de stier, der forbinder milliarder af transistorer i moderne elektroniske enheder.

"Dette kan have enorme konsekvenser for chipproduktion, da ledningerne nemt laves til størrelser under 10 nanometer, Tour sagde om ris-processen. "Der er ingen anden måde i verden at gøre dette i massevis på en overflade."

Nuværende tilgange til at lave sådanne små ledninger tager flere veje. Litografi, standardmetoden til ætsning af integrerede kredsløb, nærmer sig de fysiske grænser for sin evne til at skrumpe dem yderligere. Massesyntese af halvledende og metalliske nanotråde er også mulig, men ledningerne er svære at placere i integrerede kredsløb.

Vands tendens til at klæbe til overflader gik fra en irritation til en fordel, da Rice-forskerne fandt ud af, at de kunne bruge det som en maske til at lave mønstre. Vandmolekylerne samles overalt, hvor et hævet mønster forbinder målmaterialet og danner en buet menisk skabt af vands overfladespænding.

Menisk-maske-processen involverer tilføjelse og fjernelse af materialer i en sekvens, der i sidste ende efterlader en menisk, der dækker ledningen og klatrer op på sidevæggen af ​​en offermetalmaske, der, når det er ætset væk, lader nanotråden stå alene.

Tour sagde, at processen skulle fungere med moderne fremstillingsteknologi uden ændringer af eksisterende udstyr og minimale ændringer i fremstillingsprotokoller. Ingen nye værktøjer eller materialer er nødvendige.

Tour er T.T. og W.F. Chao Chair i kemi samt professor i materialevidenskab og nanoteknik og i datalogi og medlem af Rices Richard E. Smalley Institute for Nanoscale Science and Technology.

Air Force Office of Scientific Research støttede forskningen.