p O pesquisador Arne Quellmalz diz que a nova técnica se baseia no kit de ferramentas existente para a fabricação de semicondutores. Crédito:Arne Quellmalz, KTH Royal Institute of Technology
p O encolhimento dos semicondutores ainda mais possibilitaria uma revolução totalmente nova no silício. Mas porque isso é impossível, a próxima melhor esperança é integrar semicondutores com materiais 2-D atomicamente finos, como o grafeno, em que circuitos podem ser criados em uma escala incrivelmente pequena. Uma equipe de pesquisa relata um novo método para fazer essa combinação notoriamente difícil funcionar em escala industrial. p A técnica foi relatada hoje em
Nature Communications por pesquisadores do KTH Royal Institute of Technology em Estocolmo, em colaboração com a RWTH Aachen University, Universität der Bundeswehr München, AMO GmbH e Protemics GmbH, Na Alemanha.
p Confiavel, O método industrialmente escalável de integração de materiais 2-D, como o grafeno, com semicondutores de silício, ajudaria a reduzir a escala da eletrônica e introduzir novos recursos para tecnologia de sensor e fotônica.
p Contudo, a integração de materiais 2-D ao semicondutor ou um substrato com eletrônica integrada é repleta de vários desafios. "Há sempre essa etapa crítica de transferência de um substrato de crescimento especial para o substrato final no qual você constrói sensores ou componentes, "diz Arne Quellmalz, pesquisador em microssistemas fotônicos no KTH.
p "Você pode querer combinar um fotodetector de grafeno para comunicação óptica no chip com eletrônicos de leitura de silício, "Quellmalz diz." Mas as temperaturas de crescimento desses materiais são muito altas, portanto, você não pode fazer isso diretamente no substrato do dispositivo. "
p Um wafer integrado com material 2-D. Crédito:Arne Quellmalz, KTH Royal Institute of Technology
p Os métodos experimentais para a transferência de material 2-D crescido para a eletrônica desejada foram afetados por uma série de deficiências, como a degradação do material e suas propriedades de transporte eletrônico, ou por contaminação do material.
p Quellmalz diz que a solução está nos kits de ferramentas existentes de fabricação de semicondutores:usar um material dielétrico padrão chamado bisbenzociclobuteno (BCB), junto com equipamento convencional de colagem de wafer.
p “Basicamente, colamos as duas bolachas com uma resina feita de BCB, "diz ele." Nós aquecemos a resina, até que se torne viscoso como mel, e pressione o material 2-D contra ele. "
p Um método escalonável para a integração de grandes áreas de materiais 2D. Crédito:Arne Quellmalz (Graphene Flagship / KTH Suécia)
p Em temperatura ambiente, a resina se torna sólida e forma uma conexão estável entre o material 2-D e o wafer, ele diz. “Para empilhar materiais, repetimos as etapas de aquecimento e prensagem. A resina fica viscosa novamente e se comporta como uma almofada, ou um colchão d'água, que suporta a pilha de camadas e se adapta à superfície do novo material 2-D. "
p Os pesquisadores demonstraram a transferência de dissulfeto de grafeno e molibdênio (MoS
2 ), como um representante para dichalcogenetos de metais de transição, e grafeno empilhado com nitreto de boro hexagonal (hBN) e MoS
2 às heteroestruturas. Todas as camadas e heteroestruturas transferidas foram alegadamente de alta qualidade, isso é, eles apresentavam cobertura uniforme em wafers de silício de até 100 milímetros e exibiam pouca tensão nos materiais 2-D transferidos, o papel afirma.