(PhysOrg.com) -- Des chercheurs européens ont développé une technologie de « croissance » de nanofils de pointe, ouvrant la voie à plus vite, micropuces plus petites et créant une nouvelle voie prometteuse de recherche et de développement industriel en Europe.
Les nanofils sont une nouvelle technologie prometteuse qui pourrait répondre aux exigences de performances en augmentation rapide pour la conception de circuits intégrés au cours des dix prochaines années. Ce sont de minuscules fils de quelques dizaines de nanomètres de diamètre et de quelques micromètres de longueur.
Ils pourraient signifier plus petits, électronique plus rapide et moins puissante, et conduire à des architectures entièrement nouvelles telles que les micropuces 3D - un empilement vertical de circuits qui peut augmenter considérablement la taille des circuits pour la même empreinte.
Les nanofils sont si étroits qu'ils sont souvent appelés structures «unidimensionnelles» car la largeur du fil restreint le mouvement latéral des électrons lorsqu'ils traversent le fil. Aussi, la géométrie cylindrique permet la technologie de déclenchement électrostatique la plus efficace.
Sans surprise à cette échelle, les nanofils présentent de nombreuses caractéristiques qui offrent le potentiel pour de nouveaux circuits et architectures, et les physiciens sont très excités. Les Japonais ont été les pionniers du domaine avec les États-Unis qui ont repris le travail, et avec quelques équipes européennes entrant peu de temps après.
Faire lever les nanofils... et les brevets
Mais les Européens sont en route. Les récents travaux du projet NODE ont abouti à une technologie de classe mondiale et à 40 brevets. « La technologie du silicium devient très difficile lorsque vous descendez à 10-15 nm, », explique Lars Samuelson, directeur du Nanometer Structure Consortium à l'Université de Lund et coordinateur du projet NODE.
"L'un des problèmes de l'approche descendante [actuelle] est qu'elle introduit des environnements difficiles et que vous vous retrouvez avec des appareils qui peuvent être dominés par des défauts."
Les nanofils de NODE sont « cultivés » de bas en haut, comme des cristaux, en structures verticales. "Nous l'appelons 'auto-assemblage guidé', et c'est un processus « de bas en haut » qui peut entraîner moins de défauts, ", dit Samuelson.
Les nanofils verticaux peuvent être constitués de différents matériaux, en modifiant simplement le matériau de dépôt, ainsi le fil prend des couches avec des caractéristiques différentes. « Il existe de nombreuses opportunités potentielles pour développer de nouvelles technologies, " il dit. "Cet arrangement vertical peut être la voie à suivre pour la conception de circuits 3D ainsi que pour la réalisation d'optoélectroniques monolithiques sur puce."
NODE s'est concentré sur la combinaison du silicium avec de l'arséniure d'indium (Si:InAs) et du silicium avec du silicium germanium (Si:SiGe), deux matériaux très prometteurs. "L'arséniure d'indium est intrinsèquement très rapide et, En tant que tel, c'était d'un intérêt particulier pour notre travail, », remarque Samuelson.
Percées
Le projet a examiné chaque maillon de la chaîne de production de nanofils, de la croissance, transformation à l'échelle industrielle, à la caractérisation et à l'intégration. "Et l'un des grands défis du projet était l'intégration de notre travail avec la technologie actuelle de traitement du silicium, il y a donc eu un gros effort de traitement, », souligne Samuelson.
Pour ça, les études de caractérisation étaient importantes pour examiner les différents matériaux utilisés et les effets induits par la structure des nanofils. NODE a également examiné les caractéristiques des dispositifs potentiels, tels que les transistors à effet de champ (FET). Finalement, l'équipe a cherché à intégrer ces dispositifs dans des circuits.
C'est un travail énorme qui a conduit à de réelles avancées. "L'une des percées a été le... dépôt parfait de diélectriques à K élevé recouvrant les nanofils et servant de diélectrique dans les transistors à grille enveloppante, » révèle Samuelson. « Nous avons développé une très bonne technique pour cela.
Les diélectriques à K élevé dépassent certaines des limites du dioxyde de silicium à très petite échelle et constituent une stratégie prometteuse pour une miniaturisation plus poussée des circuits intégrés.
« Dans le cadre de cette recherche, nous avons également rencontré des problèmes et des obstacles possibles [pour poursuivre] le développement, tels que des problèmes assez graves dans la croissance de nanofils de Si à l'aide de catalyseurs à l'or », ajoute Samuelson.
État de l'art
« Cette technologie n'est pas prête pour les applications industrielles, et si ce sera trois, six ou neuf ans avant son apparition industrielle, Je ne peux pas dire, ", prévient Samuelson. "Mais nous avons établi l'état de l'art, nous avons les meilleurs résultats.
Le projet a annoncé l'entrée de l'Europe dans un nouveau domaine passionnant de la nanotechnologie et a développé une expertise de base sur le continent. Plus de 100 articles scientifiques sortiront des travaux lorsqu'ils se termineront enfin.
Le développement de l'expertise européenne ne pouvait pas mieux tomber. Des acteurs industriels comme IBM, Samsung et certains des principaux laboratoires de Singapour ont commencé à développer des plans, ou horizontale, la technologie des nanofils peu de temps après que NODE a commencé ses efforts. La technologie arrive à maturité.
