O físico Igor Kaganovich do Departamento de Energia (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) e colaboradores descobriram algumas das físicas que tornam possível a gravação de chips de computador de silício, que alimentam telefones celulares, computadores, e uma vasta gama de dispositivos eletrônicos. Especificamente, a equipe descobriu como o gás eletricamente carregado conhecido como plasma torna o processo de corrosão mais eficaz do que seria de outra forma. A pesquisa, publicado em dois artigos que aparecem nas edições de setembro e dezembro de 2016 da Física dos Plasmas , foi apoiado pelo DOE's Office of Science (FES).

Kaganovich, Chefe Adjunto do Departamento de Teoria do PPPL, junto com Dmytro Sydorenko da Universidade de Alberta, sabia que o processo de condicionamento de plasma era eficaz, mas não tinha certeza de como o processo funcionava. Então, eles investigaram os fundamentos teóricos do processo.

Durante o processo de gravação, um pedaço de silício é colocado em uma câmara e imerso em uma fina camada de plasma, cerca de dois centímetros de largura. Também dentro do plasma estão dois eletrodos separados por alguns centímetros que produzem um feixe de elétrons. À medida que os elétrons fluem através do plasma, eles iniciam um processo conhecido como instabilidade de dois fluxos, que excita as ondas de plasma que permitem que o plasma decida o silício com mais eficiência.

Sydorenko e Kaganovich modelaram esse processo. Eles mostraram que as ondas criadas pelo feixe de elétrons podem se tornar muito mais intensas do que nos plasmas que não são delimitados por eletrodos. Em outras palavras, quando um plasma é limitado, a onda impulsionada pela instabilidade de dois fluxos pode se tornar muito forte. "As simulações indicam que a colocação de plasma dentro de um par de eletrodos apóia a excitação de grandes ondas de plasma, que, então, leva à aceleração dos elétrons do plasma que podem ajudar a decapagem, "Kaganovich disse.

Compreender a física subjacente à técnica de gravação de plasma pode ajudar os pesquisadores a projetar processos mais eficientes para gravar circuitos em chips de silício.

PPPL, no campus Forrestal da Universidade de Princeton, em Plainsboro, N.J., dedica-se a criar novos conhecimentos sobre a física dos plasmas - ultra-quente, gases carregados - e para desenvolver soluções práticas para a criação de energia de fusão. O Laboratório é administrado pelo Office of Science da Universidade do Departamento de Energia dos EUA, que é o maior apoiador da pesquisa básica nas ciências físicas nos Estados Unidos, e está trabalhando para enfrentar alguns dos desafios mais urgentes de nosso tempo. Para maiores informações, visite science.energy.gov.