2006年5月19日
一组研究人员取得了长期的科学目标:利用激光将特定的分子键。流程使用激光,而不是热,从硅表面带氢原子,的一个关键步骤的制造电脑芯片和太阳能电池。
这项新技术是由菲利普·科恩的电气和计算机工程教授明尼苏达大学,处理范德比尔特大学研究者伦纳德·费尔德曼,诺曼(Tolk和智恒刘张橡树岭国家实验室。这是5月19日出版的《华尔街日报》所描述的欧洲杯线上买球。
说:“我们生活在硅时代Tolk,谁是在范德比尔特大学的物理学教授。“事实上,我们已经知道了如何用激光去除氢提高的可能性,我们将能够生长的硅设备在很低的温度下,接近室温。”
从多层硅微电子设备建造。为了防止硅表面氧化,半导体制造商经常“挂起”,让他们氢原子,附加到所有可用的硅债券。然而,这意味着氢原子之前必须去除硅可以添加的新层。“解吸装置”氢通常是通过加热到高温(800 C),可以创建热缺陷的芯片和降低芯片产量。
“我们打算研究的一个应用程序是使用这种技术来制造场效应晶体管(fet),操作速度约40%的速度比普通晶体管,”Cohen说。科恩说,它应该可以降低制造业的加工温度场效应晶体管到100摄氏度,这将大大提高产量。
这项研究是在范德比尔特的高家俊凯克自由电子激光中心。设计的激光是一种特殊的激光的优势,它的射线的强度是可以调节的通过一个广泛的频率几乎以相同的方式,您可以拨打不同的无线电频率。
因为硅/氢系统深入研究,研究人员知道债券的力量之间的硅和氢原子。原子之间的债券行为像一个原子春天。就像细小的弹簧时,他们倾向于在特定振动频率和最有可能吸收光子,光在这些频率振动。因此,光调到这些“共振”的频率可以迫使债券打破。
当研究人员扫描激光通过频率计算会产生共鸣silicon-hydrogen债券,他们发现,氢的解吸率见顶的入射波长4.8微米(1/6,250th英寸)。他们还测试了该系统在硅表面覆盖着氢和氘的混合物。氘氢的同位素:而不是单个质子氢核,氘具有一个质子和一个中子。它有相同的化学特性氢重约两倍。这个重量差异意味着silicon-deuterium键振动比silicon-hydrogen债券更慢,所以共振波长比hydrogen-silicon截然不同。
理论工作与吴已经合作之前,橡树岭国家实验室的博士后研究员,预测,很大比例的氢可以兴奋但温度高于室温将需要一个有效的过程。但是一旦他们得到了设置正确,研究人员发现,激光解吸过程:
- 带氢硅表面甚至在室温下。
- 产生很少的热量。研究人员使用的红外波段,硅基本上是透明的。
- 展品的高度选择性。氢/氘混合物,研究人员证明了他们可以删除大量的氢原子没有分离的许多氘原子。
这种选择性可以提供一种方法来控制纳米结构的生长以前所未有的精度,这种潜在的,最兴奋科恩。“通过有选择地把氢原子从纳米线的末端,我们应该能够控制和直接的经济增长,目前是一个随机的过程,”他说。
到目前为止,三个专利信息披露提出了明尼苏达大学,范德比尔特大学,在这个过程。在这一点上,研究者只能推测他们的技术成功的原因,很多人都失败了。的主要线索是完全出乎意料的观察氢原子似乎脱离表面成对,氢分子,而不是单个原子。需要更多的研究来找出相关的原子机制。
http://www.umn.edu