Разработана новая технология наслоения ультратонких монокристаллов

Разработана новая технология наслоения ультратонких монокристаллов

Инженерами университета Висконсин-Мэдисон совместно с коллегами технологического института штата Массачусетс разработана платформа под изготовление сложенных кристаллических материалов. Принцип или технология наслоения монокристаллов, формируемых геометрически расположенными атомами,- это база для создания новых продуктов, наделённых гибридными свойствами и множеством функций. Оптические, магнитные, проводящие свойства сложных оксидов — ключ к производству электронных компонентов следующего поколения

Технология наслоения на примере конструктора «Lego»

Эпитаксия — размещение одного материала поверх другого упорядоченным образом. Новая методика наслоения, предложенная исследовательской группой, исключает главную проблему традиционной эпитаксии – тесную совместимость слоёв по атомной структуре.

Простым взглядом техника похожа на штабель блоков известного конструктора «Lego», когда впадины нижней области одного модуля совпадают с выпуклостями другого модуля. В случае несоответствия впадин и выпуклостей модули конструктора «Lego» попросту не стыкуются. Так и здесь.

Преимущество традиционного метода заключается в предоставленной возможности выращивания на поверхности подложки монокристалла идеальной структуры. Однако имеются некоторые ограничения. Выращивание следующего продукта требует аналогичной структурной составляющей и одинаковых расстояний между атомами.

Несколько ранее учёными MIT был разработан альтернативный подход с добавлением ультратонкого промежуточного слоя уникального углеродного волокна. Так называемый графен наращивали методом эпитаксии с целью получения тонкого поверхностного слоя полупроводника.

По причине слабой связи графена, углеродное волокно представляет легко отслаивающуюся основу. Поэтому группе разработчиков удалось изъять полупроводниковый слой графена, получив в остатке ультратонкий лист материала с полупроводниковыми свойствами.

Этот метод отслаивания удачно подходит сложным оксидам, сложно выращиваемых и трудно интегрируемых. Применением технологии в сочетании с различным функционалом связки монокристаллических оксидных материалов открываются невиданные ранее возможности создания различных устройств.

Разница кристаллических структур

Исследовательской группе, между тем, удалось не просто создать комплексную технологию ультратонких оксидных монокристаллических слоёв. Не менее важным моментом исследований отмечается преодоление препятствия — разницу кристаллических структур в процессе интеграции различных по сложности оксидных материалов.

Так, если материалы с магнитными свойствами имеют одну кристаллическую структуру, пьезоэлектрическим материалам присуща совершенно другая структура. Таким образом, невозможно в принципе выращивать различные структуры одна на другой. Если пытаться всё-таки вырастить, получается грязный продукт. Теперь же появилась возможность вырастить слои по отдельности, отделить эти слои и успешно интегрировать.


При помощи информации: WISC