(a) Images agrandies et (b) agrandies des pyramides de Si fabriquées. Quatre pentes correspondent aux surfaces des facettes Si{111}. Crédit :Ken Hattori
Les circuits intégrés ultra-petits ont révolutionné les téléphones portables, appareils électroménagers, voitures, et d'autres technologies courantes. Pour miniaturiser davantage l'électronique et activer des fonctions avancées, les circuits doivent être fabriqués de manière fiable en trois dimensions. Il est difficile d'obtenir un contrôle de forme 3D ultrafin par gravure dans du silicium, car même les dommages à l'échelle atomique réduisent les performances de l'appareil. Des chercheurs de l'Institut des sciences et technologies de Nara (NAIST) ont publié une nouvelle étude en Croissance et conception du cristal dans lequel ils ont gravé du silicium pour adopter la forme de pyramides atomiquement lisses. L'enrobage de ces pyramides de silicium avec une fine couche de fer confère des propriétés magnétiques qui n'étaient jusqu'à présent que théoriques.
Chercheur NAIST et auteur principal de l'étude, Ken Hattori est largement publié dans le domaine de la nanotechnologie à contrôle atomique. L'un des objectifs de la recherche de Hattori est d'améliorer la fonctionnalité de la technologie à base de silicium.
"Le silicium est le cheval de bataille de l'électronique moderne car il peut agir comme un semi-conducteur ou un isolant, et c'est un élément abondant. Cependant, les futures avancées technologiques nécessitent une fabrication de dispositifs atomiquement lisse en trois dimensions, " dit Hattori.
Une combinaison de gravure sèche standard et de gravure chimique est nécessaire pour fabriquer des réseaux de nanostructures de silicium en forme de pyramide. Jusqu'à maintenant, les surfaces atomiquement lisses ont été extrêmement difficiles à préparer.
"Notre matrice ordonnée de pyramides de silicium isocèles était toutes de la même taille et avait des plans de facettes plats. Nous avons confirmé ces résultats par des diagrammes de diffraction électronique à basse énergie et par microscopie électronique, " explique l'auteur principal de l'étude Aydar Irmikimov.
Un ultra-mince, Une couche de fer de 30 nanomètres a été déposée sur le silicium pour lui conférer des propriétés magnétiques inhabituelles. L'orientation au niveau atomique des pyramides définissait l'orientation, Et ainsi, les propriétés du fer de recouvrement.
Schémas représentant la sphère d'Ewald et les tiges de treillis réciproques d'une surface de pyramide, reflétant les schémas de diffraction. Crédit :Ken Hattori
"La croissance épitaxiale du fer a permis l'anisotropie de forme du nanofilm. La courbe d'aimantation en fonction du champ magnétique était de forme rectangulaire, mais avec des points de rupture causés par le mouvement asymétrique du vortex magnétique lié au sommet de la pyramide, " explique Hattori.
Les chercheurs ont découvert que la courbe n'avait pas de points de rupture dans des expériences analogues réalisées sur du silicium planaire recouvert de fer. D'autres chercheurs ont théoriquement prédit la courbe anormale des formes pyramidales, mais les chercheurs du NAIST sont les premiers à l'avoir montré dans une véritable nanostructure.
"Notre technologie permettra la fabrication d'un réseau magnétique circulaire simplement en ajustant la forme du substrat, " dit Irmikimov. Intégration dans des technologies de pointe telles que la spintronique, qui codent l'information par le spin plutôt que par la charge électrique d'un électron, accélérera considérablement la fonctionnalité de l'électronique 3-D.
