2020年6月11日
MOSFET晶体管的发明以来六十年前,它是基于化学元素硅已经成为现代生活不可或缺的一部分。它进入了计算机时代,到现在的MOSFET已经成为历史上最生产设备。
硅是现成的,廉价的,理想的电气性能,还有一个重要的缺点:它是非常脆弱的,因此,容易断裂。这可以成为一个问题,当试图从硅微——机电系统(MEMS),如加速度传感器在现代智能手机。
在苏黎世ETH,杰夫•惠勒领导的研究小组的资深科学家Nanometallurgy实验室力学实验室的同事们一起在电子探针材料和纳米结构,表明,在一定条件下,硅可以比以前想象的更强、更可变形。欧洲杯足球竞彩他们的研究结果最近发表在《科学》杂志上自然通讯。
十年的努力
“这是十年努力的结果”惠勒说,担任研究员电子探针在乙之前,他的职业生涯。了解微型硅结构可以变形,框架内一个SNF项目,他仔细看看一种广泛使用的生产方法:聚焦离子束。
这样的一束带电粒子可以磨机所需的形状为硅片很有效欧洲杯猜球平台,但在这一过程中留下了明显的痕迹的形式表面损伤和缺陷,导致材料更容易打破。
光刻与最终的清洁
惠勒和他的合作者的想法尝试一种特定类型的光刻技术代替离子束方法。“首先,我们生产所需的结构——小柱子在我们的案例中,腐蚀了联合国,蒙面材料领域的硅表面使用气体等离子体”,前博士生解释明陈在惠勒的小组。
再进一步,表面的支柱,其中一些比一百纳米窄,被完全移除首先氧化,然后清洗与强酸氧化层。
陈,然后研究了硅柱的强度和塑性变形能力不同的宽度与电子显微镜和比较了两种生产方法。为此,他把一个小钻石打到柱子和电子显微镜研究他们的变形行为。
惊人的结果
结果是惊人的:柱子被研磨的离子束倒塌的宽度不到半微米。相比之下,光刻技术生产的支柱只遭受了脆性骨折宽度4微米以上,而薄柱子能够承受压力更好。
“这些石印硅柱可以变形大小的十倍大于我们所看到的在离子束加工硅具有相同的晶体取向,与双重力量!”,惠勒总结他的实验的结果。
印刷技术生产的支柱的力量甚至只有一只期望的值达到理论,理想的晶体。惠勒说,之所以区别是绝对纯洁的表面的支柱,这是通过最后的清洁步骤。
这将导致更小的表面缺陷可能产生裂缝。真主安拉的援助Sologubenko,显微镜中心研究员ScopeM乙,这些额外的可变形性还允许变形机制的团队观察一个引人注目的变化在较小的尺寸。这显示新的细节硅可以变形。
在智能手机中的应用
ETH研究人员获得的结果会立即影响硅MEMS的加工,Wheeler说:“这样,陀螺仪用于智能手机、检测设备的旋转,可以更小和更健壮。”
不应该太难实现,鉴于行业已经使用的组合刻蚀和清洗惠勒和他的同事们调查。该方法也可以应用到其他材料在硅的晶体结构相似,研究人员认为。欧洲杯足球竞彩
此外,更有弹性硅也可以用来进一步提高材料的电性质对某些应用程序。通过应用一个大应变的半导体电子的流动可以增加,可以引导,例如,更短的切换时间。到目前为止,有生产纳米线来实现,但是现在这样做可以直接使用结构集成到一个半导体芯片。
Youtube剪辑https://youtu.be/o4ufjHpJ64s
参考
陈,M。Petho, L。、Sologubenko A.S. et al。实现硅微米尺寸的可塑性和理论强度。Nat Commun 2681 (2020)。
来源:https://ethz.ch/en.html