p Criar estruturas semicondutoras para dispositivos optoeletrônicos de última geração ficou mais fácil, graças aos pesquisadores da Universidade de Illinois. p A equipe desenvolveu um método para gravar quimicamente matrizes padronizadas no arseneto de gálio semicondutor, usado em células solares, lasers, diodos emissores de luz (LEDs), transistores de efeito de campo (FETs), capacitores e sensores. Liderado pelo professor de engenharia elétrica e da computação Xiuling Li, os pesquisadores descrevem sua técnica na revista Nano Letters.

p As propriedades físicas de um semicondutor podem variar dependendo de sua estrutura, assim, wafers semicondutores são gravados em estruturas que ajustam suas propriedades elétricas e ópticas e conectividade antes de serem montados em chips.

p Os semicondutores são comumente gravados com duas técnicas:A gravação "úmida" usa uma solução química para corroer o semicondutor em todas as direções, enquanto a gravação "seca" usa um feixe de íons direcionado para bombardear a superfície, esculpir um padrão direcionado. Esses padrões são necessários para nanoestruturas de alta proporção de aspecto, ou formas minúsculas que têm uma grande proporção de altura para largura. Estruturas de alta relação de aspecto são essenciais para muitas aplicações de dispositivos optoeletrônicos de ponta.

p Embora o silício seja o material mais onipresente em dispositivos semicondutores, materiais no grupo III-V (pronuncia-se três-cinco) são mais eficientes em aplicações optoeletrônicas, como células solares ou lasers.

p Infelizmente, esses materiais podem ser difíceis de secar, já que as explosões de íons de alta energia danificam a superfície do semicondutor. Os semicondutores III-V são especialmente suscetíveis a danos.

p Para resolver este problema, Li e seu grupo optaram pela gravação química assistida por metal (MacEtch), uma abordagem de corrosão úmida que eles haviam desenvolvido anteriormente para o silício. Ao contrário de outros métodos molhados, MacEtch trabalha em uma direção, de cima para baixo. É mais rápido e menos caro do que muitas técnicas de gravação a seco, de acordo com Li. Seu grupo revisitou a técnica MacEtch, otimizar a solução química e as condições de reação para o arsenieto de gálio semicondutor III-V (GaAs).

p O processo tem duas etapas. Primeiro, uma fina película de metal é padronizada na superfície de GaAs. Então, o semicondutor com o padrão de metal é imerso na solução química de MacEtch. O metal catalisa a reação de modo que apenas as áreas que tocam o metal são gravadas, e estruturas de alta razão de aspecto são formadas conforme o metal afunda no wafer. Quando a gravação estiver concluída, o metal pode ser limpo da superfície sem danificá-lo.

p "É muito importante poder gravar GaAs desta forma, "Li disse." A realização de matrizes de nanoestrutura III-V de alta proporção de aspecto por corrosão úmida pode potencialmente transformar a fabricação de lasers semicondutores onde a grade de superfície é atualmente fabricada por corrosão seca, que é caro e causa danos superficiais. "

p Para criar padrões de filme de metal na superfície de GaAs, A equipe de Li usou uma técnica de padronização desenvolvida por John Rogers, o Lee J. Flory-Founder Chair e professor de ciência dos materiais e engenharia na Universidade de I. Suas equipes de pesquisa uniram forças para otimizar o método, chamada litografia suave, para compatibilidade química enquanto protege a superfície GaAs. A litografia suave é aplicada a todo o wafer semicondutor, ao contrário de pequenos segmentos, criando padrões em grandes áreas - sem equipamento óptico caro.

p "A combinação de litografia suave e MacEtch é a combinação perfeita para produzir grandes áreas, nanoestruturas III-V de alta proporção de aspecto de baixo custo, "disse Li, que é afiliado ao Laboratório de Micro e Nanotecnologia, o Laboratório de Pesquisa de Materiais Frederick Seitz e o Instituto Beckman de Ciência e Tecnologia Avançada na U. de I.

p Próximo, os pesquisadores esperam otimizar ainda mais as condições para gravação de GaAs e estabelecer parâmetros para MacEtch de outros semicondutores III-V. Então, eles esperam demonstrar a fabricação de dispositivos, incluindo lasers refletores Bragg distribuídos e cristais fotônicos.

p "MacEtch é um método universal, desde que a condição certa para gravação deferencial com e sem metal possa ser encontrada, "Li disse.