Автор AZoNano 7 января 2021

]

Бытовая техника, мобильные телефоны, автомобили и другие повседневные технологии были полностью преобразованы ультрамалыми интегральными схемами.

Надежное изготовление схем в трех измерениях необходимо для дальнейшей миниатюризации электроники и достижения сложных функций. Трудно добиться сверхточного управления трехмерной формой посредством травления кремния, поскольку даже атомные повреждения влияют на производительность устройства.

В новом исследовании, опубликованном в Crystal Growth & Design ученые из Института науки и технологий Нары (NAIST) протравили кремний, чтобы он принял форму атомно-гладких пирамид. Когда эти кремниевые пирамиды были покрыты тонким слоем железа, были достигнуты магнитные свойства, которые до сих пор были только теоретическими.

Кен Хаттори, исследователь NAIST и старший автор исследования, опубликовал множество публикаций в области нанотехнологий с атомным управлением. Основная цель исследования Хаттори – расширить функциональные возможности кремниевых технологий.

«Кремний – это рабочая лошадка современной электроники, потому что он может действовать как полупроводник или изолятор, и это элемент в изобилии. Однако будущие технологические достижения потребуют атомарно-гладкого изготовления устройств в трех измерениях » [.

Кен Хаттори, исследователь, Институт науки и технологий Нара

Изготовление массивов кремниевых наноструктур пирамидальной формы требует комбинации химического травления и стандартного сухого травления. До сих пор было очень трудно приготовить атомарно гладкие поверхности.

«Все наши упорядоченные массивы равнобедренных кремниевых пирамид были одинакового размера и имели плоские грани. Мы подтвердили эти результаты с помощью дифракционных картин низкоэнергетических электронов и электронной микроскопии .»

Айдар Ирмикимов, ведущий автор исследования, Институт науки и технологий Нара

Исследователи нанесли на кремний ультратонкий слой железа размером 30 нм, чтобы вызвать странные магнитные свойства. Ориентация пирамид на атомном уровне определяла ориентацию и, в свою очередь, свойства покрывающего их железа.

«Эпитаксиальный рост железа позволил получить анизотропию формы нанопленки. Кривая намагниченности как функция магнитного поля имела прямоугольную форму, но с точками разрыва, которые были вызваны асимметричным движением магнитного вихря, связанного в вершина пирамиды . "

Кен Хаттори, исследователь, Институт науки и технологий Нара

Команда обнаружила, что на кривой отсутствуют точки излома в аналогичных экспериментах, проведенных на плоском кремнии, покрытом железом. Хотя несколько других исследовательских групп теоретически оценили аномальную кривую для пирамидальных форм, команда NAIST была первой, кто продемонстрировал ее на реальной наноструктуре.

« Наша технология позволит изготавливать круговую магнитную матрицу, просто настраивая форму подложки », – добавил Ирмикимов. Включение новой технологии в передовые технологии, такие как спинтроника, которые кодируют информацию с помощью вращения, а не электрического заряда электрона, существенно увеличит скорость работы трехмерной электроники.

Ссылка на журнал:

Ирмикимов А., и др. . (2021) Монокристаллическая структура кремниевой пирамиды с атомной архитектурой, поддерживающая эпитаксиальный рост материала и характерный магнетизм. Выращивание кристаллов и дизайн . doi.org/10.1021/acs.cgd.0c01286.

Источник: http://www.naist.jp/en/[19459008visible