Ces nanofils ont été créés à l'Université Rice grâce à un processus appelé lithographie à masque de ménisque. De gauche, ils sont en silicone, dioxyde de silicone, or, chrome, tungstène, titane, dioxyde de titane et aluminium. La barre d'échelle est de 1 micron pour toutes les images. Crédit :Tour Group/Rice University
L'eau est l'élément clé d'un processus de l'Université Rice pour créer de manière fiable des motifs de fils métalliques et semi-conducteurs de moins de 10 nanomètres de large.
La technique du laboratoire Rice du chimiste James Tour s'appuie sur sa découverte que le ménisque - la surface incurvée de l'eau à son bord - peut être un masque efficace pour fabriquer des nanofils.
L'équipe Rice de Tour et les étudiants diplômés Vera Abramova et Alexander Slesarev ont maintenant fabriqué des nanofils entre 6 et 16 nanomètres de large à partir de silicium, dioxyde de silicone, or, chrome, tungstène, titane, dioxyde de titane et aluminium. Ils ont également réalisé des structures à barres transversales de nanofils conducteurs à partir d'un ou plusieurs des matériaux.
Un article sur leur technique, appelée lithographie au masque de ménisque, a été publié en ligne par la revue American Chemical Society Lettres nano .
Le processus est prometteur pour l'industrie des semi-conducteurs car il cherche à rendre les circuits toujours plus petits. La fabrication de circuits intégrés à la pointe de la technologie permet des fils de signaux approchant les 10 nanomètres, visible uniquement avec des microscopes puissants. Ce sont les chemins qui relient les milliards de transistors dans les appareils électroniques modernes.
"Cela pourrait avoir d'énormes ramifications pour la production de puces puisque les fils sont facilement fabriqués à des tailles inférieures à 10 nanomètres, " Tour a déclaré à propos du processus Rice. "Il n'y a aucun autre moyen au monde de le faire en masse sur une surface."
Les approches actuelles pour fabriquer de tels fils minuscules empruntent plusieurs chemins. Lithographie, la méthode standard de gravure des circuits intégrés, approche des limites physiques de sa capacité à les réduire davantage. La synthèse en masse de nanofils semi-conducteurs et métalliques est également possible, mais les fils sont difficiles à positionner dans les circuits intégrés.
Ce réseau de barres transversales a été produit avec la technique de lithographie par masque de ménisque inventée à l'Université Rice. Les fils de la barre transversale sont en dioxyde de silicium. La barre d'échelle est de 10 microns; la barre d'échelle en médaillon est de 100 nanomètres. Crédit :Tour Group/Rice University
La tendance de l'eau à adhérer aux surfaces est passée d'une gêne à un avantage lorsque les chercheurs de Rice ont découvert qu'ils pouvaient l'utiliser comme masque pour créer des motifs. Les molécules d'eau se rassemblent partout où un motif en relief rejoint le matériau cible et forme un ménisque incurvé créé par la tension superficielle de l'eau.
Le processus de masque de ménisque consiste à ajouter puis à retirer des matériaux dans une séquence qui laisse finalement un ménisque recouvrant le fil et escaladant la paroi latérale d'un masque métallique sacrificiel qui, une fois gravé, laisse le nanofil seul.
Tour a déclaré que le processus devrait fonctionner avec une technologie de fabrication moderne sans aucune modification de l'équipement existant et des changements minimes dans les protocoles de fabrication. Aucun nouvel outil ou matériel n'est nécessaire.
Les scientifiques de l'Université Rice ont inventé un procédé qui utilise de l'eau sous la forme d'un ménisque pour rendre possible la création de nanofils inférieurs à 10 nanomètres à partir de divers matériaux. Crédit :Tour Group/Rice University
La tournée est le T.T. et W.F. Chaire Chao en chimie ainsi qu'un professeur de science des matériaux et de nano-ingénierie et d'informatique et membre de l'Institut Richard E. Smalley de Rice pour la science et la technologie à l'échelle nanométrique.
Le Bureau de la recherche scientifique de l'Air Force a soutenu la recherche.
