(Phys.org) — Le nouveau générateur de faisceaux d'électrons hébergé dans la salle blanche Nano3 de l'Institut Qualcomm est important pour les deux principaux domaines de recherche du professeur de génie électrique Shadi Dayeh. Il développe la prochaine génération, transistors nanométriques pour l'électronique intégrée; et il développe des sondes neurales capables d'extraire des signaux électriques de cellules cérébrales individuelles et de transmettre les informations à une prothèse ou à un ordinateur. Atteindre ce niveau d'extraction ou de manipulation de signaux nécessite de minuscules capteurs très rapprochés les uns des autres pour une résolution et une acquisition de signal optimales. Entrez dans le nouveau graveur à faisceau d'électrons.

La lithographie par faisceau d'électrons (e-beam) permet aux chercheurs d'écrire de très petits motifs sur de grands substrats avec un haut niveau de précision. C'est un outil largement utilisé dans les technologies de l'information et les sciences de la vie. Les applications vont de l'écriture de motifs sur des puces de silicium et de semi-conducteurs composés pour la recherche sur les dispositifs électroniques et les matériaux aux plates-formes de séquençage du génome. Mais la capacité d'écrire des motifs à l'échelle offerte par l'installation Nano3 - avec sa taille de caractéristique minimale de moins de 8 nanomètres sur des plaquettes d'un diamètre pouvant atteindre 8 pouces - est unique en Californie du Sud. Avant l'ouverture de l'installation plus tôt cette année, l'écrivain de faisceau électronique comparable le plus proche était à Los Angeles. Dans un écrivain e-beam, des motifs uniques sont "écrits" sur une plaquette de silicium recouverte d'une couche de résine polymère sensible à l'irradiation électronique. La machine dirige un faisceau d'électrons étroitement focalisé sur la surface marquant le motif, rendant des parties du revêtement résistant insolubles et d'autres solubles. La zone soluble est ensuite lavée, révélant le motif qui peut avoir des dimensions de caractéristiques inférieures à 10 nanomètres.

Le professeur de bio-ingénierie Todd Coleman utilisera le nouvel écrivain e-beam comme une étape essentielle dans la construction de son épidermique, ou tatouage, appareils électroniques. Les appareils sont conçus pour acquérir des signaux cérébraux pour une variété d'applications médicales, du suivi des crises épileptiques chez les nourrissons en soins intensifs néonatals à l'étude des troubles cognitifs associés à la maladie d'Alzheimer ou à la démence, et les soldats aux prises avec le syndrome de stress post-traumatique.

Doctorat en génie électrique Le candidat Andrew Grieco utilise la machine pour développer un nouveau type de guide d'ondes optique qui promet d'améliorer l'efficacité et de réduire la consommation d'énergie. Grieco travaille dans le laboratoire de Shaya Fainman, professeur et président, Département de génie électrique et informatique. Développer des dispositifs de mise en réseau optique sur puce tels que des guides d'ondes, commutateurs et amplificateurs est une étape critique dans le développement de puces optiques. Bien que les systèmes d'information reposent principalement sur des réseaux de fibres optiques pour se connecter et partager des données à travers le monde, la technologie informatique sous-jacente est toujours basée sur des puces électroniques, provoquant des embouteillages de données.

"Toute entreprise locale qui a un investissement dans la science et la technologie à l'échelle nanométrique devrait grandement bénéficier de cette machine. C'est un outil puissant qui est difficile à trouver dans un cadre universitaire typique ou dans l'industrie locale, " a déclaré Dayeh (Ph.D., 2008 UC San Diego), qui a rejoint la faculté en 2012. « C'est un outil unique qui est amené à San Diego.

Dayeh a déclaré que les technologies activées par l'écrivain e-beam seront importantes dans les efforts locaux pour mener des recherches dans le cadre de l'initiative BRAIN du président Obama, ce qui nécessitera de développer des éléments de détection et de stimulation beaucoup plus petits avec une résolution plus élevée sur des puces de quelques millimètres. « La technologie de pointe actuelle d'interfaçage électro-neural permet la détection à partir de centaines ou de milliers de neurones. Si vous voulez comprendre la neurophysiologie sur la base d'une cellule individuelle, nous devons développer des capteurs espacés de quelques dizaines de nanomètres, qui fait environ un centième de la taille d'un neurone et est à la même échelle que leurs connexions synaptiques, " il a dit.

L'installation de faisceau d'électrons est ouverte aux entreprises

Le nouveau graveur de faisceau d'électrons Vistec Lithography EBPG5200 de l'UC San Diego est disponible pour les chercheurs du campus, ainsi que des partenaires de l'industrie et de la recherche. L'écrivain e-beam, utilisé pour la nano et la micro-fabrication est un nouvel ajout à l'installation Nano3 de l'Institut Qualcomm, qui fournit un environnement synergique pour les efforts de recherche et de développement fondamentaux à l'échelle nanométrique en mettant l'accent sur les nanosciences, nanoingénierie et nanomédecine. En plus de fournir des capacités de nanofabrication essentielles pour la recherche sur les matériaux et dispositifs électroniques et photoniques, Nano3 facilite la poursuite de la recherche dans les domaines émergents, domaines interdisciplinaires et en croissance rapide tels que les dispositifs biomédicaux et biochimiques, dispositifs et circuits électroniques et photoniques intégrés monolithiques et hétérogènes, et la technologie des capteurs.

Le nouveau graveur e-beam permet aux chercheurs d'écrire des caractéristiques fines à une échelle inférieure à 8 nanomètres, sur une grande surface jusqu'à 8 pouces. Le défi de l'écriture sur de grands champs avec des faisceaux d'électrons est que le faisceau d'électrons peut devenir plus grand et diffusé, déformer les caractéristiques du motif. Cependant, l'EBPG5200 a une capacité de focalisation électromagnétique supérieure pour des faisceaux d'électrons extrêmement étroits sur des champs d'écriture de 1x1 mm2 et une précision d'assemblage élevée, qui permet d'écrire des caractéristiques ultra-échelles non seulement sur des échantillons à l'échelle de la recherche, mais également sur des plaquettes de taille commerciale et de production.