موفقیت دانشمندان ایرانی در نفوذ به نانوساختار سیلیکون ، عکس - مجله دکوراسیون کاشیا

تینا مزدکی: سیلیکون که سنگ بنای الکترونیک مدرن، فتوولتائیک و فوتونیک است، به علت چالش های ناشی از تکنیک های لیتوگرافی موجود، به نانو ساختار سطحی محدود می شد. روش های موجود نیز بدون ایجاد تغییرات به سطح ویفر سیلیکون نفوذ نمی نمایند یا با وضوح میکرونی لیتوگرافی لیزری در سیلیسیوم (Si) محدود می شوند. اکنون درست همان طور که ریچارد فاینمن گفت:آن پایین فضای بسیاری است، تکنیک نوآورانه پیشرفته به وسیله تیم دانشگاه بیلکنت از محدودیت های فعلی فراتر رفته و دسترسی به نانو ساختارهایی را که در اعماق ویفرهای سیلیکونی مدفون شده اند را به شکل بی سابقه ای امکان پذیر می نماید.

این تیم با چالش دوگانه اثرات نوری پیچیده درون ویفر و حد پراش ذاتی نور لیزر مقابله کردند. آن ها با استفاده از نوع خاصی از پالس لیزر، که با رویکردی به نام مدولاسیون نور فضایی ایجاد می گردد، راهکار تازهی ارائه دادند؛ به این صورت که ماهیت غیر پراش پرتو بر اثرات پراکندگی نوری که قبلاً مانع از رسوب دقیق انرژی شده بود غلبه می نماید و باعث ایجاد حفره های بسیار کوچک و موضعی در داخل ویفر می گردد.

این فرآیند با یک اثر بذری نوظهور تا جایی ادامه پیدا می نماید که نانو حفره های زیرسطحی از پیش ساخته شده، میدان قوی بسیاری را در اطراف خود ایجاد نمایند. این روش پیشرفتی چشمگیر به شمار می رود، چراکه به دقت 100 نانومتری دست پیداکرده است.

پروفسور توکل دراین باره می گوید:رویکرد ما مبتنی بر محلی سازی انرژی پالس لیزر در ماده ای نیمه هادی با حجم بسیار کم است، به طوری که بتوان از اثرات افزایش میدان اضطراری مشابه با پلاسمونیک ها استفاده کرد. این کار منجر به کنترل چندبعدی زیر طول موج به طور مستقیم می گردد. بنابراین اکنون می توانیم عناصر نانوفوتونیکی مدفون در سیلیکون بسازیم، درست مانند نانوگریتینگ هایی باراندمان پراش بالا و حتی کنترل طیفی.

محققان از پالس های لیزری مدوله شده فضایی استفاده کردند که ازنظر فنی با تابع بسل مطابقت دارد. ماهیت غیر پراش این پرتو لیزر ویژه که با تکنیک های پیشرفته پروجکشن هولوگرافی ایجادشده است، محلی سازی دقیق انرژی را امکان پذیر می نماید. این به نوبه خود، منجر به مقادیر بالایی از دما و فشار می گردد که برای اصلاح مواد در حجم کم، کافی است.

به بیان ساده، ایجاد نانو ساختارهای اولیه به ساخت نانو ساختارهای بعدی یاری می نماید. استفاده از پلاریزاسیون لیزری کنترل بیشتری بر روی هم ترازی و تقارن نانو ساختارها فراهم می نماید و امکان ایجاد نانو آرایه های متنوع با دقت بالا را فراهم می نماید.

دکتر عسگری ثابت، نویسنده اول این مطالعه گفت:با استفاده از مکانیسم بازخورد ناهمسانگردی که در سیستم برهمکنش لیزر مواد یافت می گردد، به نانو لیتوگرافی کنترل شده با پلاریزاسیون در سیلیکون دست یافتیم. این قابلیت به ما این امکان را می دهد که هم ترازی و تقارن نانو ساختارها را در مقیاس نانو راهنمایی کنیم. این پیشرفت ها پیامدهای قابل توجهی برای توسعه سیستم های مقیاس نانو با معماری های منحصربه فرد دارد.

توکل گفت: ما معتقدیم آزادی طراحی در حال ظهور در مهم ترین مواد فن آوری، کاربردهای هیجان انگیزی در الکترونیک و فوتونیک خواهد یافت. ویژگی های فراتر از حد پراش و کنترل چندبعدی حاکی از پیشرفت های آینده است، همانند دستیابی به متاسطح ها، فرا مواد، کریستال های فوتونی، کاربردهای متعدد پردازش اطلاعات و حتی سیستم های الکترونیکی فوتونیک یکپارچه سه بعدی. بنابراین، یافته های ما یک الگوی ساخت تازه برای سیلیکون معرفی می نماید.

منبع: phys

54323