Uma camada de dissulfeto de molibdênio com um átomo de profundidade com eletrodos padronizados por nano-ponta quente em um novo processo chamado litografia de sonda de varredura térmica. Pesquisadores da NYU Tandon School of Engineering inventaram o processo para produzir semicondutores de alta qualidade a um custo significativamente menor do que a litografia de feixe de elétrons atual. Crédito:NYU Tandon
Uma equipe internacional de pesquisadores relatou um avanço na fabricação de processadores com espessura de átomo - uma descoberta que poderia ter impactos de longo alcance na produção de chips em nanoescala e em laboratórios em todo o mundo, onde os cientistas estão explorando materiais 2-D para cada vez menores e mais rápidos semicondutores.
O time, dirigido pela Professora de Engenharia Química e Biomolecular da Escola de Engenharia Tandon da Universidade de Nova York, Elisa Riedo, descreveu os resultados da pesquisa na última edição da Nature Electronics .
Eles demonstraram que a litografia usando uma sonda aquecida acima de 100 graus Celsius superou os métodos padrão para a fabricação de eletrodos de metal em semicondutores 2-D, como dissulfeto de molibdênio (MoS2). Esses metais de transição estão entre os materiais que os cientistas acreditam poder substituir o silício por chips atomicamente pequenos. O novo método de fabricação da equipe - chamado de litografia de sonda de varredura térmica (t-SPL) - oferece uma série de vantagens sobre a litografia de feixe de elétrons (EBL) de hoje.
Primeiro, litografia térmica melhora significativamente a qualidade dos transistores 2-D, compensando a barreira Schottky, o que dificulta o fluxo de elétrons na interseção do metal e do substrato 2-D. Também, ao contrário de EBL, a litografia térmica permite que os projetistas de chips criem facilmente a imagem do semicondutor 2-D e, em seguida, padronize os eletrodos onde desejar. Também, Os sistemas de fabricação t-SPL prometem economias iniciais significativas, bem como custos operacionais:eles reduzem drasticamente o consumo de energia operando em condições ambientais, eliminando a necessidade de produzir elétrons de alta energia e de gerar um vácuo ultra-alto. Finalmente, este método de fabricação térmica pode ser facilmente ampliado para produção industrial usando sondas térmicas paralelas.
No Laboratório PicoForce da Escola de Engenharia Tandon da NYU, A professora Elisa Riedo e a estudante de doutorado Xiangyu Liu fabricam chips 2D de alta qualidade usando o processo de litografia de sonda de varredura térmica que inventaram e o equipamento NanoFrazor da SwissLitho. O processo promete ser uma alternativa à litografia por feixe de elétrons de hoje. Crédito:NYU Tandon
Riedo expressou esperança de que o t-SPL tire a maior parte da fabricação das escassas salas limpas - onde os pesquisadores devem competir por tempo com o equipamento caro - e em laboratórios individuais, onde eles podem avançar rapidamente a ciência dos materiais e o design de chips. O precedente das impressoras 3-D é uma analogia adequada:algum dia, essas ferramentas t-SPL com resolução abaixo de 10 nanômetros, funcionando com energia padrão de 120 volts em condições ambientais, poderia se tornar igualmente onipresente em laboratórios de pesquisa como o dela.
"Patterning Metal Contacts on Monolayer MoS2 with Vanishing Schottky Barriers Using Thermal Nanolithography" aparece na edição de janeiro de 2019 de Nature Electronics e pode ser acessado em http://dx.doi.org/10.1038/s41928-018-0191-0 com uma análise de "Notícias e visualizações" em https://www.nature.com/articles/s41928-018-0197 -7.
O trabalho de Riedo em sondas térmicas data de mais de uma década, primeiro com a IBM Research — Zurich e posteriormente SwissLitho, fundada por ex-pesquisadores da IBM. Um processo baseado em um sistema SwissLitho foi desenvolvido e usado para a pesquisa atual. Ela começou a explorar a litografia térmica para nanofabricação de metal no Centro de Pesquisa em Ciência Avançada (ASRC) da Universidade da Cidade de Nova York (CUNY), trabalhando junto com os coautores do artigo, Xiaorui Zheng e Annalisa Calò, que agora são pesquisadores de pós-doutorado na NYU Tandon; e Edoardo Albisetti, que trabalhou na equipe Riedo com uma bolsa Marie Curie.
