(PhysOrg.com) -- Het is misschien binnenkort mogelijk om de minuscule structuren waaruit transistors en siliciumchips bestaan, snel en goedkoop te vervaardigen. Zwitserse wetenschappers onderzoeken momenteel het gebruik van dynamische stencillithografie, een recente maar nog niet geperfectioneerde methode, voor het maken van nanostructuren.

sneller, minder duur, en beter. Dit zijn de voordelen van dynamische stencillithografie, een nieuwe manier om nanostructuren te fabriceren, zoals de kleine structuren op transistors en siliciumchips.

Het principe van de “stencil”-techniek voor het maken van structuren op nanometerschaal (een miljoenste van een millimeter) is eenvoudig:een substraat – een Silicium (Si) wafer of flexibele kunststoffen – wordt in een verdamper geplaatst. Daarbovenop staat een sjabloon met openingen, openingen genoemd, ongeveer 100-200 nanometer groot. Tijdens de metaalverdamping, het stencil werkt als een masker, en alleen het metaal dat door de openingen gaat, komt op het substraat terecht. Zo is het mogelijk metaal in een zeer specifiek patroon plaatselijk op het substraat af te zetten. Deze precisie is essentieel voor de goede werking van de transistors of andere elektronische componenten die uit deze structuren bestaan. “Neem een ​​stuk papier, snij een cirkel uit het midden. Leg de rest van het papier tegen de muur, spuit het geheel met verf, en verwijder vervolgens het sjabloon. Je hebt een mooie cirkel. Dit is in wezen het principe dat we gebruiken, " zegt Veronica Savu, die werkt in EPFL's Microsystems Laboratory, onder leiding van prof.dr. Jürgen Brugger. “Het gebruik van stencils om iets te maken is niet nieuw, gaat ze verder. Maar om het op zo’n kleine schaal te kunnen doen, is een echte wetenschappelijke uitdaging.”

En Savu is de uitdaging al aangegaan. Haar onderzoek werd uitgelicht op de omslag van het wetenschappelijke tijdschrift nanoschaal deze zomer. Ze heeft onlangs ook een beurs gewonnen van de Swiss National Science Foundation om haar werk voort te zetten. Ze is niet tevreden met lithografie die een statisch stencil gebruikt, zoals hierboven beschreven, omdat het verschillende beperkingen oplegt; het is onmogelijk om verschillende patronen uit een enkel stencil te krijgen, bijvoorbeeld. Ze is geïnteresseerd in dynamische stencillithografie (DSL), een nieuw proces dat aangepaste ontwerpen mogelijk maakt met hetzelfde stencil.

“Met een enkele opening, onze stencil kan worden verplaatst tijdens metaalverdamping, en kan meerdere verschillende tweedimensionale patronen tekenen in een enkele handeling, zoals een vierkant, een cirkel, een lijn of een kruis. Het is als het schrijven van een tekst met een potlood, ’ legt ze uit. “We hebben ook bewezen dat het mogelijk is om deze methode toe te passen op een substraat met een diameter van 100 mm, de standaardmaat die in de industrie wordt gebruikt.” Tot nu toe niemand is erin geslaagd om alles te doen wat nodig is om DSL op nanoschaal in de echte wereld toe te passen. “We wisten van DSL, over stencilopeningen van submicrometerformaat, en over het gebruik van stencils op siliciumstalen van industrieel formaat. Maar het was nog niemand gelukt om al die elementen in één methode samen te brengen.”

Statische of dynamische stencillithografie zou zo uiteindelijk in de industrie kunnen worden gebruikt, ter vervanging van de traditionele zogenaamde "resist-based" nanolithografiemethoden. Dat zijn ingewikkelde en dure processen. "Het gebruik van stencils in de statische modus vertegenwoordigt een democratisering van nanolithografie - geen noodzaak voor dure machines, alleen een stencil en een verdamper, ’, zegt professor Brugger.

“Nu, We gaan samenwerken met het Nanoscience Center van de Universiteit van Basel om tests uit te voeren die nodig zijn om een ​​echte toepassing van dynamische stencillithografie te bewijzen, Veronica Savu legt uit. “Het doel is om uiteindelijk functionele transistors te maken, eventueel met behulp van grafeen of nanodraden, zoals we al hebben gedaan met statische stencillithografie.”