Самоорганизующиеся наноэлектронные устройства — быстрее, дешевле, надежнее

Команда исследователей из Университета штата Северная Каролина разработала революционный метод создания наноразмерных диодов и транзисторов. Новый процесс, основанный на самоорганизации жидкого металла, позволяет создавать точные 3D-структуры быстрее, дешевле и с меньшими потерями.

Метод, получивший название D-Met (directed metal ligand), использует жидкий металл, например сплав индиума, висмута и олова. Металл размещается рядом с формой, которая может быть изготовлена в любых размерах и видах. Под воздействием кислорода на поверхности металла формируется тонкая оксидная пленка, из которой специальные лиганды "вытягивают" металлические ионы, превращая их в строительные блоки для последующего формирования структур.

Эти ионы движутся по каналам формы, собираясь в упорядоченные массивы благодаря капиллярным силам.

Без формы структуры получаются хаотичными, но в ограниченном пространстве они формируются симметрично.

— профессор материаловедения Мартин Туо

После того как лиганды испаряются, оставшаяся структура нагревается до 600 °C, что приводит к превращению металлических ионов в полупроводниковые оксиды, а углерод из лигандов образует графеновые оболочки вокруг проводников.

Графен не только улучшает проводимость, но и защищает материалы от влаги и дальнейшего окисления. Кроме того, графеновые слои позволяют настраивать свойства полупроводников, включая их чувствительность к свету, что делает метод пригодным для создания оптоэлектронных устройств.

Несмотря на то что процесс нагрева вызывает значительное уменьшение объема, структуры остаются целыми и не повреждаются. В рамках эксперимента исследователи создали провода диаметром от 1,000 до 44 нанометров, что делает метод действительно пригодным для нанотехнологий.

Следующий шаг — разработка более сложных компонентов, таких как трехмерные чипы. Метод D-Met позволяет масштабировать производство, ограниченное только размерами формы.

По сравнению с современными методами производства чипов, которые часто требуют сложных технологий и высокой точности, новый подход обеспечивает высокую производительность и минимизирует количество дефектов. Это открывает путь к более дешевому и эффективному массовому производству электроники, включая устройства, использующие оптоэлектронные технологии.