مهندسين دانشگاه كاليفرنيا، بركلي، راه جديدي براي ساخت چيپ هاي رايانه اي گزارش داده اند كه مي تواند ليتوگرافي نوري - روش حاكم بر ساخت مدارات يكپارچه ي نوين- را دچار تحول بزرگي كند.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز) ، محققين با تركيب عدسي هاي فلزي اي كه نور را با استفاده از تحريك الكترون ها - يا پلاسمون ها- روي صفحه ي عدسي ها متمركز مي كنند -اين كار را با استفاده از يك "سر (head) چرخنده" انجام مي دهند كه شبيه آن چه در ديسك سخت موجود مي باشد، است- توانستند الگوهاي خطي ايجاد كنند كه تنها 80 نانومتر عرض در سرعت هايي حداكثر برابر با 12 متر در ثانيه دارند و اين در حالي است كه پتانسيل لازم براي كيفيت بالاتر نيز در آينده اي نزديك وجود دارد.

ژيانگ ژانگ، استاد دانشگاه كاليفرنياي بركلي و رئيس گروه تحقيقاتي مربوطه، گفت: "با استفاده از اين نانوليتوگرافي پلاسموني، قادر خواهيم بود ميكروپردازشگرهاي موجود را بيش از 10 برابر كوچك تر و البته قوي تر نماييم. اين فن آوري مي تواند منجر به ديسك هاي با چگالي بيش تر نيز گردد كه مي توانند نسبت به ديسك هاي امروزي 10 تا 100 برابر داده ي بيش تري را نگه داري نمايند."

فرايند ليتوگرافي نوري داراي اصول مشتركي با عكاسي است كه تصاويري را با قرار دادن فيلم در معرض نور ايجاد كرده و سپس فيلم را با راه حل هايي شيميايي توسعه مي دهد. در صنعت نيمه هادي، ليتوگرافي نوري فرايندي است كه در آن نور از درون يك ماسك و با الگوي مداري مورد نظر، روي يك ماده ي حساس به نور يا مقاوم در برابر نور، كه در معرض آن به صورت شيميايي واكنش مي دهد، انتقال داده مي شود. سپس اين ماده از يك مجموعه شستشوهاي شيميايي عبور مي كند تا طراحي مدار مورد نظر را روي يك ويفر ايجاد نمايد.

ليانگ پن، دانشجوي كارشناسي ارشد دانشگا كاليفرنيا و يكي از نويسندگان اين مقاله، گفت: "با ليتوگرافي نوري يا فوتوليتوگرافي، شما به سرعت مي توانيد يك طراحي مدار پيچيده را روي يك ويفر سيليكوني انجام دهيد. البته، كيفيت وضوح ممكن با اين روش با توجه به طبيعت بنيادي نور محدود است. براي رسيدن به ابعاد كوچك تر، بايستي از طول موج هاي نوري كوتاه تر و كوتاه تر استفاده نماييد، كه به شدت هزينه ي ساخت را افزايش مي دهد. همچنين، نور يك حد پراش دارد كه ميزان كوچكي تمركز آن را محدود مي كند. در حال حاضر، حداقل ابعاد با فوتوليتوگرافي معمولي حدود 35 نانومتر است، اما روش ما قادر به انجام كيفيت وضوح بالاتري با قيمت به نسبت كمتري مي باشد."

محققين دانشگاه كاليفرنيا از روش متفاوتي براي غلبه بر محدوديت پراش نور بهره بردند. آن ها از يك ويژگي مشهور فلزات استفاده كردند: الكترون هاي آزاد موجود در سطح كه در معرض نور نوسان مي كنند. اين نوسان ها، كه نور را جذب و توليد مي كنند، با عنوان امواج محوشونده شناخته شده هستند و بسيار موچك تر از طول موج نور مي باشند.

مهندسين يك عدسي پلاسموني نقره اي با حلقه هاي هم مركز طراحي كردند كه نور را درون حفره اي در مركز كه در طرف ديگر قرار دارد، متمركز مي كند. در آزمايش انجام شده، اين حفره كمتر از 100 نانومتر قطر داشته است اما به لحاظ نظري مي تواند به كوچكي 5 تا 10 نانومتر باشد. محققين اين عدسي ها را درون يك سر پلاسموني چرخنده جمع كردند كه نام چرخنده بدين علت است كه مي تواند د طول فرايند ليتوگرافي بالاي سطح مقاوم در برابر نو بچرخد.

به گفته ي محققين، طراحي سر چرخنده مي تواند به طو بالقوه 100000 عدسي را نگه داري كند كه امكان نوشتن موازي را جهت توليد سريع تر نيز فراهم مي آورد.

محققين يادآور شدند كه يك ابزار فوتوليتوگرافي نوعي جهت ساخت چيپ،‌ داراي قيمت 20 ميليون دلار است و مجموعه اي از ماسك هاي ليتوگرافي مي تواند قيمتي برابر با 1 ميليون دلار داشته باشد. يكي از دلايل اين قيمت هاي بالا، استفاده از طول موج هاي نوري كوتاه تر جهت ايجاد مدارات با كيفيت بالاتر مي باشد. طول موج هاي كوتاه تر نيازمند آينه ها و عدسي هاي غيرسنتي و گران قيمت مي باشد.

سامانه ي توصيف شده توسط اين مهندسين كه از پلاسمون هاي سطحي كه طول موج هاي كوتاه تري دارند، استفاده مي كند با اين حال همچنان توسط منابع نوري فرابنفش با طول موج هاي بلندتر قابل تحريك هستند. محققين تخمين مي زنند كه يك ابزار ليتوگرافي مبتني بر طراحي شان مي تواند با نسبت كوچكي از بهاي ابزارهاي ليتوگرافي موجود توسعه داده شود.

ژانگ اشاره كرد كه طراحي سر چرخنده محدود به عدسي هاي پلاسموني نيستند. آزمايشگاه وي، متاموادي -مواد مركبي كه قادر به خمش امواج الكترومغناطيسي با روش هايي فرامعمولي مي باشند- را درون عدسي ها توسعه داده است كه مي تواند براي تصويربرداري نانو نوري و ديگر كاربردها استفاده شود.

ژانگ گفت: "من اميدوام طي 3 تا 5 سال آينده بتوانيم اجراهاي صنعتي اين فن آوري را ببينيم. اين امر مي تواند در ساخت ميكروالكترونيك يا براي ذخيره داده ي نوري استفاده شود و كيفيتي 10 تا 20 برابر فن آوري اشعه آبي موجود داشته باشد."

ژانگ با همكاري ديويد بوگي، استاد دانشگاه كاليفرنياي بركلي، و تعدادي از دانشجويان روي اين پروژه كار كرد. نتايج اين تحقيق هم اكنون به صورت برخط در نيچر نانوتكنولوژي (Nature Nanotechnologu) قابل دسترس است، و در نسخه ي دسامبر اين مجله به چاپ خواهد رسيد. اين تحقيق توسط مركز بنياد علوم ملي امريكا و Integrated Nano-Manufacturing مورد پشتيباني قرار داشت.

لینک دائمی | نسخه مناسب چاپ | ارسال لينك اين صفحه به دوستان |