L'utilisation de sources de lumière ultraviolette extrême dans la fabrication de puces intégrées avancées a été envisagée, mais leur développement a été entravé par le manque de cibles laser efficaces. Des scientifiques de l'Institut de technologie de Tokyo (Tokyo Tech) ont récemment développé une bulle d'étain de très faible densité, ' ce qui rend la génération d'ultraviolets extrêmes fiable et à faible coût. Cette nouvelle technologie ouvre la voie à diverses applications en électronique et montre un potentiel en biotechnologie et en thérapie contre le cancer.

Le développement d'appareils de nouvelle génération nécessite que leur cœur, appelée puce de circuit intégré, est plus compact et efficace que ceux existants. La fabrication de ces puces nécessite des sources lumineuses puissantes. L'utilisation de sources lumineuses dans la gamme des ultraviolets extrêmes (EUV) (un rayonnement de longueur d'onde extrêmement courte) est devenue populaire ces derniers temps, mais leur génération est difficile.

Une solution est l'utilisation de lasers à haute intensité :les progrès récents de la technologie laser ont conduit au développement de lasers avec une puissance accrue et des prix plus bas. Les lasers à haute intensité mettent en œuvre des plasmas laser, et leur première application pratique est la génération de lumière EUV pour fabriquer des circuits intégrés semi-conducteurs. Dans ce processus, ces lasers irradient une "cible" appropriée, ' et comme résultat, un état à haute température et haute densité est créé. De cet état, La lumière de 13,5 nm est générée avec une luminosité élevée, qui peuvent être utilisés dans la fabrication de puces intégrées. Mais ce n'est pas une mince affaire :le contrôle de la densité des cibles pouvant produire de la lumière dans la plage EUV a été difficile. L'étain a été considéré comme une option, mais son développement a été considérablement retardé en raison de l'incapacité de contrôler sa dynamique.

À cette fin, une équipe de scientifiques, y compris le professeur agrégé Keiji Nagai de Tokyo Tech et le professeur adjoint Christopher Musgrave de University College, Dublin, a cherché à trouver des cibles laser efficaces. Dans une étude publiée dans Rapports scientifiques , ils décrivent un nouveau type de matériau à faible densité, qui est évolutif et peu coûteux. Le professeur Nagai dit, « La lumière EUV est devenue cruciale dans le monde d'aujourd'hui, mais elle est chère en raison de la fabrication à grand volume. »

Pour commencer, les scientifiques ont créé une microcapsule ou « bulle » recouverte d'étain ' une structure à très faible densité, pesant aussi peu que 4,2 nanogrammes. Pour ça, ils ont utilisé des électrolytes polymères (dissolution de sels dans une matrice polymère), qui agissent comme des tensioactifs pour stabiliser les bulles. Les bulles ont ensuite été recouvertes de nanoparticules d'étain. Le professeur Nagai explique, "Nous avons produit des microcapsules de polyélectrolyte composées de poly(sodium 4-styrène-sulfonate) et de poly(chlorhydrate d'allylamine), puis les avons enrobées dans une solution de nanoparticules d'oxyde d'étain."

Pour tester l'utilisation de cette bulle, les scientifiques l'ont irradié à l'aide d'un laser néodyme-YAG. Cette, En effet, a entraîné la génération de lumière EUV, qui se situe dans la plage de 13,5 nm. En réalité, les scientifiques ont même découvert que la structure était compatible avec les sources lumineuses EUV conventionnelles utilisées pour fabriquer des puces semi-conductrices. Mais, le plus grand avantage était que l'efficacité de conversion laser avec la bulle d'étain, une mesure de la puissance laser, correspondait à celui de l'étain en vrac. Le professeur Nagai explique, « Surmonter les limites de la dynamique de l'étain liquide peut être très avantageux pour générer de la lumière EUV. Des cibles d'étain à faible densité bien définies peuvent prendre en charge une large gamme de matériaux, y compris leur forme, taille des pores, densité, etc."

Le professeur Nagai et son équipe de recherche ont développé des matériaux à faible densité pour les cibles laser depuis de nombreuses années, mais souffraient de limitations en termes de coûts de fabrication et de productivité de masse. Maintenant, La combinaison de nouvelles cibles d'étain à faible densité constituées de bulles offre une solution élégante pour produire en masse une source lumineuse compacte de 13,5 nm à faible coût. Outre ses applications en électronique, Le professeur Nagai est optimiste quant au fait que leur nouvelle technologie composée de cibles laser à "bulles" pourrait même être utilisée dans le traitement du cancer. Il conclut, "Cette méthode pourrait être utilisée comme source potentielle d'EUV à petite échelle/compacte, et les futures sources de faisceaux quantiques telles que les électrons, ions, et les rayons X en changeant le revêtement en d'autres éléments." Grâce à cette opportunité, Le professeur Nagai et son équipe souhaitent collaborer avec de grandes installations laser au Japon et à l'étranger.