De lang gekoesterde droom van het creëren van atomair nauwkeurige driedimensionale structuren in een productieomgeving nadert de realiteit, volgens de topwetenschapper bij een bedrijf dat tools maakt die gericht zijn op dat ambitieuze doel.

John Randall, Vice-president van Zyvex Labs in Richardson, Texel, zegt dat zijn onderzoekers een proces hebben gedemonstreerd dat gebruik maakt van een scanning tunneling microscooppunt om beschermende oppervlaktewaterstofatomen één voor één van silicium te verwijderen en vervolgens enkelvoudige atomaire lagen silicium alleen toe te voegen aan die zorgvuldig vrijgemaakte gebieden. Randall beschrijft de prestatie vandaag op het AVS 57th International Symposium &Exhibition, die deze week plaatsvindt in het Albuquerque Convention Center in New Mexico.

Daten, Onderzoekers van Zyvex Labs hebben de verwijdering van 50 waterstofatomen per seconde aangetoond. Maar met ervaring en innovatie, Randall voorspelt grote verbeteringen in de snelheid van deze beperkende factor.

"Er zijn veel wegen om op te schalen, inclusief parallellisme, "zegt hij. "Een duizendvoudige snelheidsverhoging zal vrij eenvoudig te bereiken zijn."

Binnen zeven jaar, Randall verwacht dat Zyvex Labs initiële productietools zal verkopen die meer dan een miljoen waterstofatomen per seconde kunnen verwijderen met behulp van 10 parallelle tips tegen een kostprijs van ongeveer $ 2, 000 per kubieke micrometer toegevoegd silicium (48 miljard atomen).

Toepassingen die het meeste baat zouden hebben bij kleine atomair nauwkeurige structuren zijn onder meer nanoporiënmembranen, qubit-structuren voor kwantumcomputers en nanometrologiestandaarden. Toepassingen op grotere schaal, zoals nano-afdruksjablonen, nog verdere kosten-prestatieverbeteringen nodig zouden hebben om economisch levensvatbaar te worden.

Het Zyvex-proces wordt momenteel alleen gebruikt op siliconenoppervlakken, die typisch zijn bekleed met waterstofatomen gebonden aan alle blootgestelde siliciumatomen. Het proces bestaat uit twee stappen:ten eerste, in een ultrahoog vacuüm, een scanning tunneling microscoop is gericht op het verwijderen van individuele waterstofatomen van alleen die locaties waar later extra silicium zal worden toegevoegd. Tweede, een siliciumhydridegas wordt ingebracht. Een enkele laag van deze moleculen hecht aan alle blootgestelde waterstofvrije siliciumatomen. Na afzetting, het gas wordt verwijderd en het proces wordt herhaald om zoveel driedimensionale lagen van atomair zuiver silicium op te bouwen als nodig is.