Bahnbrechendes Verfahren führt zu besseren und günstigeren Nanochips
Seit den ersten Computern, die ganze Räume füllten und viele Tonnen wogen, hat die Technologie sprunghafte Fortschritte gemacht. In den folgenden Jahrzehnten wurden Computer und deren elektronische Bauteile immer kleiner, schneller und energieeffizienter. Dieser kontinuierliche technologische Fortschritt hin zu winzigeren und leistungsstärkeren Computern hält bis heute an, einer Zeit, in der auf Nanoebene nach Fortschritten gesucht wird. Einem Forscherteam des EU-finanzierten Projekts SWING (Patterning Spin-Wave reconfIgurable Nanodevices for loGics and computing) ist nun ein weiterer Durchbruch in der Technologie im Nanobereich gelungen. Die Forscher haben ein neues Verfahren erfunden, um atomdünne Prozessoren auf 2D-Halbleitern herzustellen. Ihre Entdeckung könnte die Halbleiterforschung mit 2D-Materialien revolutionieren und zu grundlegenden Änderungen im Bereich der Herstellung von Nanochips führen. Das Team, das von der Professorin für Chemieingenieurwesen und molekulare Biotechnologie an der New York University Tandon School of Engineering Elisa Riedo geleitet wird, bespricht seine Ergebnisse in einem Artikel, der in der Fachzeitschrift „Nature Electronics“ veröffentlicht wurde. Die innovativen Methoden der Forscher umfassen Lithographie unter Verwendung einer Sonde, die auf über 100 °C erhitzt wird. Dieses als thermische Rastersondenlithographie (thermal scanning probe lithography, t-SPL) bezeichnete Verfahren erzielte bessere Ergebnisse als herkömmliche Methoden zur Herstellung von Metallelektroden auf 2D-Halbleitern wie Molybdändisulfid (MoS2). Materialien wie MoS2 gelten als vielversprechend für die Entwicklung neuer elektronischer Bauteile. Die Vorzüge der Methode Die Studie gibt an, dass die thermische Rastersondenlithographie der Elektronenstrahllithographie (electron beam lithography, EBL) – der aktuell verwendeten Methode – in vielerlei Hinsicht überlegen ist. Erstens verbessert Sie die Qualität der 2D-Transistoren. Dies gelingt, indem der Schottky-Barriere entgegengewirkt wird, die den Fluss der Elektroden durch die Stelle stoppt, an der das Material des Halbleiters auf das Metall trifft. Zweitens erleichtert die Methode den Chipdesignern, die 2D-Halbleiter abzubilden und die Elektroden frei nach ihrem Ermessen zu strukturieren – dies ist bei der EBL-Methode nicht möglich. Drittens verspricht die thermische Rastersondenlithographie erhebliche Einsparungen, nicht nur bei den ursprünglichen Anlagekosten, sondern auch bei den Betriebskosten. Da ein solches System unter normalen Umweltbedingungen eingesetzt werden kann, verbraucht es wesentlich weniger Energie und muss keine hochenergetischen Elektronen oder ein Ultrahochvakuum erzeugen. Zu guter Letzt kann diese neue Methode ohne Probleme zur Herstellung von Nanochips in industriellem Maßstab verwendet werden, indem parallele thermische Sonden eingesetzt werden. Ein Artikel auf der Website von „Science Daily“ berichtet über Prof. Riedos Hoffnung, dass die thermische Rastersondenlithographie die Herstellung aus teuren und seltenen Reinräumen heraus in einzelne Labore verlagert. Sollte dies gelingen, könnte dies zu noch schnelleren Fortschritten in den Materialwissenschaften und im Chipdesign führen, als bislang möglich. Seit dem Projektstart im Jahr 2016 zielt SWING darauf ab, den Bereich der Magnonik voranzutreiben – ein rasant wachsender Bereich, der Magnetismus mit Spintronik und Elektronik verbindet. Die interdisziplinäre Vorgehensweise von SWING hat von den Erkenntnissen aus dem Magnetismus, den Nanowissenschaften, der Photonik und des Unternehmertums profitiert. Das Projekt endet im Oktober 2019. Weitere Informationen finden Sie unter: CORDIS-Projektwebsite
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