Vedci predstavili prelomovú technológiu „samomontážnych“ tranzistorov, diód a vodičov
Rýchlejšia, lacnejšia a presnejšia výroba elektronických zariadení: Revolučná metóda D-Met mení pravidlá hry vo výrobe čipov.
Vedci predstavili novú metódu samoskladania elektronických komponentov. Táto koncepčná práca bola využitá na výrobu diód a tranzistorov a otvára dvere k samočinnému zostavovaniu komplexnejších elektronických zariadení bez závislosti od tradičných postupov výroby počítačových čipov, približuje news.ncsu.edu.
„Súčasné metódy výroby čipov sú veľmi zložité, vyžadujú množstvo krokov a špičkové technológie, čo ich robí drahými a časovo náročnými,“ vysvetľuje Martin Thuo, hlavný autor štúdie a profesor materiálového inžinierstva na Štátnej univerzite v Severnej Karolíne. „Náš prístup je omnoho rýchlejší a ekonomickejší. Navyše sme preukázali, že dokážeme pomocou tejto metódy upraviť šírku zakázaného pásma polovodičových materiálov a ich citlivosť na svetlo, čo naznačuje, že táto technológia je použiteľná aj na výrobu optoelektronických zariadení (pozn. ide o zariadenia, ktoré kombinujú vlastnosti optiky (svetla) a elektroniky).
Výhody metódy D-Met
„Ďalšou výhodou našej metódy je vysoká výťažnosť. Súčasné technológie totiž vytvárajú pomerne veľa chybných čipov, zatiaľ čo náš postup znižuje odpad a zabezpečuje konzistentnejšiu produkciu,“ dodáva Thuo.
Ako funguje metóda D-Met?
Tento nový postup, nazvaný riadené samoskladanie cez reakciu kov-ligand (D-Met), funguje nasledovne.
Vedci začínajú s časticami tekutého kovu, pričom v tejto štúdii použili Fieldov kov, zliatinu india, bizmutu a cínu. Tieto častice sú umiestnené pri forme, ktorá môže mať rôzne veľkosti a vzory. Potom sa na častice naleje roztok obsahujúci ligandy – molekuly z uhlíka a kyslíka. Ligandy viažu ióny z povrchu kovu a usporiadajú ich do špecifických geometrických štruktúr. Roztok prúdi cez kov a následne vyplní formu.
Ako roztok zapĺňa formu, ligandy s viazanými iónmi vytvárajú trojrozmerné štruktúry, pričom odparovanie kvapaliny ich zbližuje do hustého poľa.
„Ak by sme nemali formu, výsledné štruktúry by boli chaotické. S formou však získavame presné a symetrické usporiadanie,“ hovorí Thuo.
Finálna úprava štruktúr
Po vytvorení štruktúr sa forma odstráni a celok sa zahreje. Teplo rozkladá ligandy, pričom zvyšné prvky vytvárajú polovodičové oxidy kovov obalené grafénovými vrstvami. Týmto spôsobom sa vedcom podarilo zostaviť nanometrové a mikrometrové tranzistory a diódy.
Neprehliadni
Prispôsobiteľné vlastnosti polovodičov
„Grafénové vrstvy umožňujú upraviť vlastnosti polovodičov, napríklad ich citlivosť na svetlo, v závislosti od kvality grafénu,“ vysvetľuje Julia Chang, hlavná autorka štúdie a postdoktorandská výskumníčka v NC State.
Navyše, použitím bizmutu vytvorili fotocitlivé štruktúry, ktoré reagujú na svetlo a umožňujú meniť polovodičové vlastnosti.
Budúce možnosti a aplikácie
„Technika D-Met je vhodná aj na masovú výrobu, pričom veľkosť výsledných štruktúr závisí len od rozmerov formy,“ poznamenáva Thuo. „Manipuláciou s vlastnosťami roztoku, formou a rýchlosťou odparovania možno dosiahnuť širokú variabilitu výsledných materiálov.“ ďalej, doplňuje: „Týmto prístupom sme dokázali samostatne zostaviť vysoko usporiadané a nastaviteľné materiály pre elektronické zariadenia. Aktuálne sme vyrobili tranzistory a diódy, pričom ďalším cieľom je výroba komplexnejších štruktúr, ako sú trojrozmerné čipy.“, uzatvára.
Komentáre