Официальный сайт журнала "Экология и Жизнь"
You need to upgrade your Flash Player or to allow javascript to enable Website menu.
Get Flash Player  
Всё об экологии ищите здесь:
Loading
  Сайт функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям  
Сервисы:
Каналы:
Каналы:
Блоги:
Дайджесты,
Доклады:

ЭКО-ВИДЕО



Реклама



Translate this page
into English

Translate.Ru PROMT©


Система Orphus


Главная Нано Парад нанотехнологий, часть III. Наноэлектроника и оборудование

Парад нанотехнологий, часть III. Наноэлектроника и оборудование

Парад нанотехнологий, часть III. Наноэлектроника и оборудование

Продолжаем серию статей с кратким обзором технологий, номинированных на получение международной премии в области нанотехнологий RUSNANOPRIZE 2013. В этой части рассмотрим технологии по двум направлениям:

— микро- и наноэлектроника

— научное и технологическое оборудование для формирования и изучения наноструктур

Полупроводники: традиционные подходы, новые достижения.

Одно из быстроразвивающихся направлений в полупроводниковой промышленности – это технологии для светодиодного освещения. Коллектив российских ученых предложил решение серьезной проблемы на пути повышения эффективности светодиодов, а именно, проблемы выхода фотонов из активной области светогенерации. Была теоретически обоснована, экспериментально подтверждена и реализована в промышленном варианте технология создания наноразмерных рельефных структур на сапфировой подложке для светодиодов на основе множественных квантовых ям InAlGaN/GaN. Кроме этого, структура самой активной области была оптимизирована. В результате удалось существенно снизить вклад безызлучательных процессов и уменьшить потери за счет внутреннего отражения фотонов в активной области. Суммарно технология позволила повысить внешний квантовый выход готовых светодиодов до 60%.

Профессор Раскин из Бельгии (Université catholique de Louvain) представил другое мейнстримное направление в микроэлектронике, а именно, усовершенствование технологии КНИ (Кремний-На-Изоляторе). Саму технологию КНИ, когда в качестве подложки для формирования транзисторов используют не толстый слой кремния, а сэндвич, в котором слой оксида изолирует технологический слой кремния от остальной части подложки, считают перспективным направлением для миниатюризации микропроцессоров. Профессор Раскин предложил добавить в «сэдвич» еще один слой, насыщенный упорядоченными дефектами в поликристаллическом кремнии. Такое усовершенствование принципиальным образом улучшает характеристики создаваемых на подложке устройств. Во французской компании, которая серийно производит подложки на основе КИН-технологии, считают, что технология профессора Раскина в самое ближайшее время станет основной в производстве электронных «мозгов» для всех персональных гаджетов. Кроме этого у технологии также много узкоспециальных применений.

Интересные разработки предложены в таком направлении как нанолитография. Традиционно в микроэлектронике используют светочувствительный полимер, который наносят на поверхность и нужные области засвечивают через специальный трафарет. Эта технология имеет ограничения по пространственному разрешению – оно ограничено пределом диффракции света. В заявке коллектива авторов из Швеции предложен способ нанесения определенного рисунка на поверхность методом импринтинга, аналогично тому, как печать с краской прикладывают к бумаге и оставляют отпечаток на документах. Этот подход ученые пытались применить уже давно, но мешал целый ряд серьезных препятствий – с высоким разрешением можно было оставлять всего несколько отпечатком, поле печати было небольшим (порядка 30 микрон), из-за этого весь процесс становился слишком долгим. Предложенная технология позволяет преодолеть эти ограничения. Так подложка 6 дюймов может быть обработана всего за несколько минут.

Формирование наноструктур: стружки для шапки-невидимки

Профессор Уайтсайдс (Harvard University, США) представил целый ряд подходов для формирования локальных элементов рельефа, самый оригинальный из которых он назвал «наноскайвинг» (от англ. skive – срезать тонкий слой, снимать стружку). Технология поражает воображение своей простотой и дешевизной, с одной стороны, и огромным потенциалом возможностей – с другой.

Суть подхода состоит в том, что некоторый регулярный рельеф создается на поверхности твердого полимера с субмикронным разрешением. Это сейчас просто сделать с помощью оптических и лазерных технологий. Потом на поверхность полимера с рельефом напыляется металлическая пленка толщиной около 30 нм. Сверху наносится слой эпоксидной смолы, а затем, с помощью ультрамикротома получается тонкий срез в произвольной плоскости. Толщина среза лимитируется возможностями ультрамикротома и в современных приборах может доходить до 30 нм.

Предположим, срез прошел в плоскости, перпендикулярной средней плоскости напыления пленки металла. В этом случае исследователь получает листок из полимерного материала (срез) с шириной и длиной до нескольких миллиметров, в котором есть «ниточка» — слой металлической пленки, повторяющей некий регулярный рельеф исходного полимера. Характерные размеры такой структуры – десятки нанометров в диаметре и до миллиметров в длину. Укладывая слои на определенной подложке, из таких «ниточек» можно пинцетом, под оптическим микроскопом формировать пространственные трехмерные структуры. После обработки в плазменной камере полимеры счищаются, а металлические структуры – остаются.

Таким образом, данный подход совмещает:

— топологический контроль до 30 нм по двум из трех измерений;

— возможность создавать из наноструктур макрообъекты (характерные размеры – мм);

— предельно простое оборудование и инфраструктура (нет необходимости в чистых комнатах, высоком вакууме и прочем).

Наиболее востребованной такая технология может оказаться у разработчиков метаматериалов (например, для придания объектам свойства невидимости в оптическом диапазоне). Именно там важно иметь возможность одновременно контролировать характеристики материала и на уровне нанометров и на макроуровне. Однако вопросы промышленной технологичности, очевидно, еще предстоит прорабатывать.

Оборудование для наноэлектроники и не только

Две широко известные технологии, применяемые в полупроводниковой промышленности, номинированы на Премию RUSNANOPRIZE 2013 в виде разработок научного и малосерийного промышленного оборудования. Это так называемые технологии ALD (atomic layer deposition – атомно-слоевое осаждение, заявка подана финской компанией) и MOCVD (газофазное осаждение металлоорганических соединений, заявка подана немецкой компанией). Обе технологии обеспечивают наращивание тонких слоев определенного состава на поверхности кремниевой подложки.

В случае ALD рост новой структуры происходит за счет пристраивания молекул или атомов по краю уже существующей пленки. Поэтому пленка получается очень тонкой, вплоть до одного слоя атомов, и очень равномерной и по толщине и по составу.

В случае MOCVD металлоорганическое соединение в газообразном виде поступает в реакционную камеру, оседает на поверхность подложки, а затем атомы металла высвобождаются с помощью химических реагентов либо термического разложения органики. Эта технология дает широкие возможности для выбора материалов и является одной из базовых в современной микроэлектронике.

Наконец, весьма перспективное направление для исследования наноструктур разрабатывается на уровне оборудования российской компанией. Так называемая сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ) основана на двух технологических решениях.

Во-первых, очень острую иглу (радиус закругления на острие до 1 нм) можно подвести очень близко к поверхности и регистрировать силы, между острием и областью поверхности размером несколько нанометров. Силы могут быть самые разные, в зависимости от материала и свойств иглы, а также свойств самой поверхности. В самом простом случае игла притягивается или отталкивается за счет ван-дер-ваальсовых сил, но могут быть и магнитные, электрические, адгезионные и другие взаимодействия.

Во-вторых, специальная сканирующая система позволяет двигать иглу по поверхности с ангстремной точностью. Т.е. игла ощупывает поверхность, перемещаясь от точки к точке, и исследователь получает карту распределения интересующих его свойств по выбранному участку поверхности образца. Например, это может быть просто рельеф – размеры наноструктур.

Возможность измерять электрические и магнитные характеристики с нанометровым разрешением делает СЗМ весьма востребованным подходом в разработке новых полупроводниковых материалов и наноэлектронных устройств.

нанотехнологии 

12.01.2014, 1380 просмотров.


Нравится

Агентство экоинноваций

Российская биржа парниковых газов - быть или не быть?/ В преддверии Года Экологии-2017 и к 110-летия Столыпинской реформы

Экология и экономика: от ПМЭФ-2016 до встречи года экологии 2017 / Зеленый ВЭБ


Обсуждаем проблемы российских лесов - сертификация и спецификация

 

Проблемы управления и определения лесов в России / Лесной выпуск Дайджест Ecolife

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В фокусе - водные проблемы/Водохранилища и ГЭС,паводки и наводнения

Новости торговли углеродными выбросами(лето)


 

 

 

Соцсети/ Soc.Nets

11.10.2017 20:30:01

Алюминиевые батареи придут на смену литиевым? / Дешевые батареи из отходов производства стали

Константин Кравчик, работающий в EMPA (Швейцария) сделал замечательное открытие — нашел  «правильный» графит для создания дешевых накопителей энергии с использованием больших атомов алюминия и магния. «Павильным» оказался отработанный графит, образующийся в шлаке при производстве стали.  называемый Причина в том, что слои графита открыты на краях чешуек, и большие анионы алюминия легко проскальзывают в структуру между слоями. Мелкозернистый графит, обычно используемый в литиево-ионных батареях, не подходит для батареи Коваленко: зерна графита делают его похожим на смятую бумагу, поэтому  только маленькие литиевые ионы способны проникать в этот скомканный графит.

батареи из хлорида-алюминия

10.10.2017 17:08:11

Смартджет или чемодан без ручки? / UJET против Gogoro 2 и no-naim из Китая

Российский электробайк UJET выходят на рынок. Проект, находящийся под патронажем Роснано и лично Анатолия Чубайса позиционируется как прорывной. В чем именно прорыв, происходит ли что-то  реальное или это игра такая – все мы (в том числе –Правительство) делаем вид, что верим, что кто-то  начнет покупать электробайки по фантастической цене $10 тыс. за штуку, когда тайваньский GoGoRo выпускает новую модель за $1300? Говорят, что в Роснано делают очередные прорывные инвестиции. Возможно только, что слово прорыв здесь понимают в терминах ЖКХ – когда вода утекает «в никуда».

Gogoro 2, UJET, Смартджет

07.10.2017 00:19:56

Когдаб вы знали из какого сора... /Энергетике прирастать мусором вместе с Роснано?

Мы научились получать энергию из угля, газа, солнца и ветра. А в ближайшем будущем электричество в нашей стране будут генерировать из твердых коммунальных отходов. Об этом на конференции «Российская энергетическая неделя 2017» в Москве заявил глава госкомпании «Роснано» Анатолий Чубайс. Этот проект будут реализовывать вместе с госкорпорацией «Ростех».

РОСНАНО

05.10.2017 11:27:22

Инструментализация науки начнется с обновления научного флота?

Научно-исследовательский флот Федерального агентства научных организаций (ФАНО), Росгидромета и Роснедр пришел в «катастрофическое и кризисное состояние», утверждает Минобороны в докладе о состоянии национальной безопасности РФ в области морской деятельности.

научный флот

30.09.2017 20:57:49

Искусственное мясо. Когда котлеты из пробирки накормят мир?

Большинство людей, которые отказываются от мяса, делают это из этических соображений – животные не должны умирать ради сытости человека.

Искусственное мясо

06.09.2017 00:11:33

Метаморфозы ВИЭ - от оружия Запада, до энергии для бедных

Еще несколько лет назад ВИЭ в российской энергетике воспринимались как мода, способная лишь повышать цены на электричество и снижать надежность снабжения потребителей. Сегодня ситуация встала с головы на ноги

ВИЭ

06.09.2017 00:09:30

Четыре стартапа в области цифрового здоровья

Четыре стартапа-финалиста акселерационной программы G4A 2017 представляют три страны и три разных континента: ThinkSono и Aparito из Великобритании, Oratel Diagnostics LLC — из США, а Sky Labs — из Южной Кореи. Разработчики Oratel дополнительно воспользуются возможностями лабораторной инфраструктуры CoLaborator в Берлине.

стартап

RSS
Архив "Агентство экоинноваций"
Подписка на RSS
Реклама: