(PhysOrg.com) -- Imaginez-vous à la taille nanométrique, debout sur le bord d'une future puce informatique. En bas tire un faisceau d'électrons, sculpter une topographie précise qui est ensuite gravée à la profondeur du Grand Canyon dans la puce. Du point de vue des scientifiques du laboratoire national d'Argonne du département américain de l'Énergie, cette forme améliorée de gravure pourrait ouvrir la porte à de nouvelles technologies.

Le nanoscientifique d'Argonne Seth Darling et ses collègues du Centre pour la division des matériaux et systèmes énergétiques à l'échelle nanométrique d'Argonne affirment qu'il a le potentiel de révolutionner la façon dont les motifs sont transférés sur différents matériaux, ouvrant une nouvelle approche pour la prochaine génération d'énergie, technologies de l'électronique et de la mémoire.

L'innovation combine de nouvelles astuces avec une vieille technologie.

L'une des plus grandes questions récentes auxquelles la science des matériaux est confrontée a impliqué le développement de meilleures techniques pour les lithographies à haute résolution telles que le faisceau d'électrons, ou e-beam, lithographie. La lithographie par faisceau électronique est utilisée pour fabriquer la plus petite des structures, y compris la microélectronique et les capteurs avancés ; les faisceaux d'électrons font partie d'un processus qui "imprime" les motifs souhaités dans la substance.

Le transfert de motifs plus profondément dans les matériaux permettrait aux scientifiques de fabriquer de meilleurs appareils électroniques.

Pour créer un motif à l'aide de la lithographie par faisceau électronique, les chercheurs ont traditionnellement tracé un motif dans une couche appelée « résist, " qui est ensuite gravé dans le substrat sous-jacent.

Parce que la résistance est mince et fragile, un "masque dur" intermédiaire est généralement posé entre la résine et le substrat. Idéalement, le masque dur collerait au substrat assez longtemps pour que les caractéristiques souhaitées soient gravées puis retirées proprement, bien que la couche supplémentaire entraîne souvent un flou, les aspérités et les coûts et complications supplémentaires.

Mais au cours des dernières années, Darling et ses collègues ont développé une technique appelée synthèse par infiltration séquentielle (SIS). Une autre méthode de construction de conceptions personnalisées à l'échelle nanométrique, SIS implique la croissance contrôlée de matériaux inorganiques dans des films polymères. Cela signifie que les scientifiques peuvent construire des matériaux avec des propriétés uniques et même avec des Géométries 3D.

"Avec SIS, nous pouvons prendre ça mince, film de résistance délicat et le rendre robuste en l'infiltrant avec un matériau inorganique, " expliqua Darling. " Comme ça, vous n'avez pas besoin de masque intermédiaire, ainsi vous contournez tous les problèmes associés à cette couche supplémentaire."

Bien que certaines résistances puissent fonctionner mieux que d'autres dans certaines conditions, aucune approche n'avait encore démontré la capacité d'ancrer un modèle avec la facilité, profondeur et fidélité de l'approche argonne, Chéri dit.

« Il est possible que nous puissions créer des caractéristiques très étroites bien au-dessus d'un micron de profondeur en utilisant uniquement un très fin, Masque de gravure amélioré SIS, qui, de notre point de vue, serait une capacité de rupture, " a-t-il dit.

En combinant la synthèse par infiltration séquentielle avec des copolymères à blocs, des molécules qui peuvent s'assembler en une variété de nanostructures accordables, cette technique peut être étendue pour créer des caractéristiques encore plus petites que ce qui est possible en utilisant la lithographie par faisceau électronique. La clé est de concevoir une réaction sélective entre les molécules précurseurs inorganiques et l'un des composants du copolymère séquencé.

"Cela ouvre un large éventail de possibilités, " a déclaré le chimiste d'Argonne Jeff Elam, qui a aidé à créer le processus. « Vous pouvez imaginer des applications pour les cellules solaires, électronique, filtres, catalyseurs - toutes sortes de dispositifs différents qui nécessitent des nanostructures, mais aussi la fonctionnalité des matériaux inorganiques."

Le travail est publié dans deux études, « La lithographie polymère améliorée résiste par synthèse par infiltration séquentielle » dans le Journal de la chimie des matériaux et « Lithographie de copolymère séquencé améliorée utilisant la synthèse par infiltration séquentielle » dans le Journal de chimie physique C.

« Espérons que, notre découverte donne aux scientifiques un avantage supplémentaire lorsqu'il s'agit de créer des motifs plus profonds avec une résolution plus élevée, », a déclaré Chéri.