Une couche de bisulfure de molybdène d'une profondeur d'un atome avec des électrodes modelées par des nano-pointes chaudes dans un nouveau processus appelé lithographie par sonde à balayage thermique. Des chercheurs de la NYU Tandon School of Engineering ont inventé le processus pour produire des semi-conducteurs de haute qualité à un coût nettement inférieur à celui de la lithographie par faisceau d'électrons actuelle. Crédit :NYU Tandon
Une équipe internationale de chercheurs a signalé une percée dans la fabrication de processeurs ultra-fins, une découverte qui pourrait avoir des impacts considérables sur la production de puces à l'échelle nanométrique et dans des laboratoires du monde entier où les scientifiques explorent des matériaux 2D pour des matériaux toujours plus petits et plus rapides. semi-conducteurs.
L'équipe, dirigée par la professeure de génie chimique et biomoléculaire Elisa Riedo de la Tandon School of Engineering de l'Université de New York, a présenté les résultats de la recherche dans le dernier numéro de Nature Électronique .
Ils ont démontré que la lithographie utilisant une sonde chauffée à plus de 100 degrés Celsius surpassait les méthodes standard de fabrication d'électrodes métalliques sur des semi-conducteurs 2D tels que le bisulfure de molybdène (MoS2). Ces métaux de transition font partie des matériaux qui, selon les scientifiques, pourraient supplanter le silicium pour les puces atomiquement petites. La nouvelle méthode de fabrication de l'équipe, appelée lithographie par sonde à balayage thermique (t-SPL), offre un certain nombre d'avantages par rapport à la lithographie par faisceau d'électrons (EBL) actuelle.
D'abord, la lithographie thermique améliore significativement la qualité des transistors 2-D, compenser la barrière Schottky, qui entrave le flux d'électrons à l'intersection du métal et du substrat 2-D. Aussi, contrairement à EBL, la lithographie thermique permet aux concepteurs de puces d'imager facilement le semi-conducteur 2D, puis de modeler les électrodes là où ils le souhaitent. Aussi, Les systèmes de fabrication t-SPL promettent d'importantes économies initiales ainsi que des coûts d'exploitation :ils réduisent considérablement la consommation d'énergie en fonctionnant dans des conditions ambiantes, éliminant le besoin de produire des électrons à haute énergie et de générer un ultra-vide. Finalement, cette méthode de fabrication thermique peut être facilement étendue à la production industrielle en utilisant des sondes thermiques parallèles.
Dans le laboratoire PicoForce de la NYU Tandon School of Engineering, La professeure Elisa Riedo et la doctorante Xiangyu Liu fabriquent des puces 2D de haute qualité à l'aide du processus de lithographie par sonde à balayage thermique qu'ils ont inventé et de l'équipement NanoFrazor de SwissLitho. Le procédé est prometteur en tant qu'alternative à la lithographie par faisceau d'électrons d'aujourd'hui. Crédit :NYU Tandon
Riedo a exprimé l'espoir que t-SPL retirera la plupart des fabrications des salles blanches rares - où les chercheurs doivent rivaliser pour gagner du temps avec l'équipement coûteux - et dans des laboratoires individuels, où ils pourraient faire progresser rapidement la science des matériaux et la conception de puces. Le précédent des imprimantes 3D est une analogie appropriée :un jour, ces outils t-SPL avec une résolution inférieure à 10 nanomètres, fonctionnant sur une alimentation standard de 120 volts dans des conditions ambiantes, pourrait devenir tout aussi omniprésent dans les laboratoires de recherche comme le sien.
"Patterning Metal Contacts on Monolayer MoS2 with Vanishing Schottky Barriers Using Thermal Nanolithography" apparaît dans l'édition de janvier 2019 de Nature Électronique et peut être consulté à http://dx.doi.org/10.1038/s41928-018-0191-0 avec une analyse "News &Views" à https://www.nature.com/articles/s41928-018-0197 -7.
Les travaux de Riedo sur les sondes thermiques remontent à plus d'une décennie, d'abord avec IBM Research—Zurich et ensuite SwissLitho, fondée par d'anciens chercheurs d'IBM. Un procédé basé sur un système SwissLitho a été développé et utilisé pour la recherche actuelle. Elle a commencé à explorer la lithographie thermique pour la nanofabrication de métaux au Centre universitaire de recherche scientifique avancée (ASRC) du City University of New York (CUNY), travailler aux côtés des co-premiers auteurs de l'article, Xiaorui Zheng et Annalisa Calò, qui sont maintenant des chercheurs post-doctoraux à NYU Tandon; et Edoardo Albisetti, qui a travaillé dans l'équipe Riedo avec une bourse Marie Curie.
