Onderzoekers van de KU Leuven (België) ontwikkelden een lithografieproces met hoge resolutie om metaal-organische raamwerk (MOF) films te modelleren. Dit werk, gepubliceerd in Natuurmaterialen , zal de integratie van deze materialen in microchips versnellen.

Metaal-organische raamwerken (MOF's) zijn moleculaire sponzen die bestaan ​​uit organische moleculen en metaalionen. "Er is een mooie toekomst voor deze materialen in high-tech geminiaturiseerde apparaten zoals low-power processors, resistief geheugen, sensoren, en flexibele elektronica, " zegt professor Rob Ameloot van het KU Leuven Centrum voor Membraanscheidingen, adsorptie, katalyse, en spectroscopie (cMACS). "Zowel de MOF- als de micro-elektronicagemeenschap hebben gestreefd naar de integratie van MOF's in microchips, waarvoor twee belangrijke technische stappen nodig zijn:dunnefilmafzetting en lithografische patronen."

in 2016, de groep van professor Ameloot ontwikkelde chemische dampafzetting van MOF dunne films, een methode die compatibel is met industriële chipfabricage. Nutsvoorzieningen, het team gaat nog een stap verder door de directe lithografie van MOF-dunne films met nanometerresolutie te realiseren. Conventionele lithografietechnieken gebruiken een opofferingslaag, zogenaamde fotoresist, om een ​​patroon in het gewenste materiaal over te brengen. Het gebruik van fotoresist bemoeilijkt het proces, en kan verontreiniging van de zeer poreuze MOF-films veroorzaken.

"Ons doel was om het gebruik van fotoresist te elimineren en toch MOF-patronen van hoge kwaliteit te hebben." Zegt Min Tu, postdoctoraal onderzoeker aan de KU Leuven en eerste auteur van het artikel. "Onze methode is gebaseerd op selectieve röntgen- of elektronenbundelbelichting van de MOF-film, die chemische veranderingen induceert die verwijdering door een gewoon oplosmiddel mogelijk maken. Dit proces vermijdt volledig de resistlaag, waardoor de patroonvorming aanzienlijk wordt vereenvoudigd terwijl de MOF's met patroon van de fysisch-chemische eigenschappen intact blijven. Bovendien, we kunnen veel kleinere kenmerken modelleren dan voorheen mogelijk was, en onze techniek is al compatibel met bestaande nanofabricageprocessen. Om enkele van de mogelijkheden van deze methode te demonstreren, we hebben een fotonische sensor gefabriceerd die reageert op organische dampen. Wij zijn de eersten die de directe hoge resolutie lithografie van deze zeer poreuze materialen realiseren. We hebben een spannende manier gevonden om MOF-materialen op oppervlakken te modelleren. Nutsvoorzieningen, het is tijd om ze te ontwerpen en te implementeren in geminiaturiseerde apparaten."