(PhysOrg.com) - Pesquisadores europeus desenvolveram tecnologia de 'crescimento' de nanofios de última geração, abrindo o caminho para mais rápido, microchips menores e criando uma nova e promissora via de pesquisa e desenvolvimento industrial na Europa.

Os nanofios são uma nova tecnologia promissora que pode atender aos requisitos de desempenho em rápido crescimento para projetos de circuitos integrados nos próximos dez anos. São fios minúsculos com apenas dezenas de nanômetros de diâmetro e micrômetros de comprimento.

Eles podem significar menor, eletrônicos mais rápidos e de menor potência, e levar a arquiteturas inteiramente novas, como microchips 3D - uma pilha vertical de circuitos que pode aumentar enormemente o tamanho dos circuitos para a mesma área ocupada.

Os nanofios são tão estreitos que muitas vezes são chamados de estruturas "unidimensionais" porque a largura do fio restringe o movimento lateral dos elétrons conforme eles passam através do fio. Também, a geometria cilíndrica permite a tecnologia de portas eletrostáticas mais eficiente.

Sem surpresa nesta escala, nanofios demonstram muitas características que oferecem o potencial para novos circuitos e arquiteturas, e os físicos estão muito entusiasmados. Os japoneses foram os pioneiros no campo com os EUA assumindo o trabalho, e com algumas equipes europeias entrando logo depois.

Levantando nanofios ... e patentes

Mas os europeus estão a caminho. O trabalho recente no projeto NODE resultou em tecnologia de classe mundial e 40 patentes. “A tecnologia de silício se torna muito desafiadora quando você chega a 10-15 nm, ”Explica Lars Samuelson, diretor do Nanometer Structure Consortium da Lund University e coordenador do projeto NODE.

“Um dos problemas da abordagem [atual] de cima para baixo é que ela introduz ambientes hostis e você acaba com dispositivos que podem ser dominados por defeitos.”

Os nanofios do NODE são ‘crescidos’ de baixo para cima, como cristais, em estruturas verticais. “Chamamos isso de‘ automontagem guiada ’, e é um processo ‘ascendente’ que pode resultar em menos defeitos, ”Samuelson diz.

Nanofios verticais podem consistir em materiais diferentes, simplesmente alterando o material de depósito, assim, o fio assume camadas com características diferentes. “Existem muitas oportunidades potenciais para o desenvolvimento de novas tecnologias, " ele diz. “Este arranjo vertical pode ser o caminho para o projeto de circuito 3D, bem como para realizar optoeletrônica monolítica no chip.”

O NODE se concentrou na combinação de silício com arseneto de índio (Si:InAs) e silício com silício germânio (Si:SiGe), dois materiais muito promissores. “O arsenieto de índio é inerentemente muito rápido e, Como tal, era de particular interesse para o nosso trabalho, ”Comenta Samuelson.

Avanços

O projeto analisou todos os elos da cadeia de produção de nanofios, do crescimento, processamento em escala industrial, à caracterização e integração. “E um dos grandes desafios do projeto foi a integração do nosso trabalho com a atual tecnologia de processamento de silício, então houve um grande esforço no processamento, ”Samuelson enfatiza.

Por esta, estudos de caracterização foram importantes para examinar os diferentes materiais usados ​​e os efeitos induzidos pela estrutura do nanofio. O NODE também examinou as características de dispositivos potenciais, como transistores de efeito de campo (FET). Finalmente, a equipe analisou a integração desses dispositivos em circuitos.

É um trabalho enorme e levou a alguns avanços reais. “Um dos avanços foi a ... deposição perfeita de dielétricos de alto K revestindo os nanofios e servindo como um dielétrico nos transistores wrap-gate, ”Revela Samuelson. “Desenvolvemos uma técnica muito boa para isso.”

Os dielétricos de alto K superam alguns dos limites do dióxido de silício em escalas muito pequenas e são uma estratégia promissora para uma maior miniaturização de circuitos integrados.

“Como parte desta pesquisa, também encontramos problemas e possíveis obstáculos para o desenvolvimento, tais como problemas bastante graves no crescimento de nanofios de Si usando catalisadores de ouro ”, adiciona Samuelson.

Estado da arte

“Esta tecnologia não está pronta para aplicações industriais, e se serão três, seis ou nove anos antes de aparecer industrialmente, Eu não posso dizer, ”Samuelson avisa. “Mas estabelecemos o estado da arte, nós temos os melhores resultados. ”

O projeto anunciou a entrada da Europa em um novo e empolgante campo da nanotecnologia e desenvolveu uma expertise central no continente. Mais de 100 artigos científicos emergirão do trabalho quando ele finalmente terminar.

O desenvolvimento de competências europeias não poderia vir em melhor altura. Jogadores industriais como a IBM, A Samsung e alguns dos principais laboratórios de Cingapura começaram a desenvolver planar, ou horizontal, tecnologia de nanofios logo após o NODE começar seus esforços. A tecnologia está amadurecendo.