La demanda cada vez mayor de un rendimiento mejorado en dispositivos electrónicos como las células solares, sensores y baterías se corresponde con la necesidad de encontrar formas de fabricar componentes eléctricos más pequeños. Se han propuesto varias técnicas para crear pequeños, estructuras a nanoescala sobre silicio, pero estos tipos de "nanopatrones" tienden a implicar un bajo rendimiento, enfoques de alto costo no adecuados para la producción a gran escala. Sivashankar Krishnamoorthy y sus colaboradores en el Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales han encontrado ahora un método simple y robusto para nano-patrones de toda la superficie de una oblea de silicio.

La técnica de Krishnamoorthy explota las propiedades de autoensamblaje de las nanopartículas poliméricas, conocidas como micelas inversas. Estas partículas no convencionales tienen una estructura que consta de un núcleo polar y una capa exterior de "brazos" no polares. Las micelas inversas pueden formar matrices muy ordenadas en la superficie de una oblea de silicio. El "recubrimiento" resultante se puede utilizar como una capa protectora litográfica para enmascarar la superficie de silicio durante el proceso de grabado.

Aunque otros grupos han desarrollado enfoques similares en estudios anteriores, Krishnamoorthy y sus colaboradores son los primeros en desarrollar un proceso que puede modelar toda la superficie de una oblea de silicio con nanoestructuras altamente uniformes (ver imagen). Los autores han desarrollado aún más un método para cuantificar las variaciones de la nanoestructura en grandes áreas utilizando herramientas ópticas simples. allanando el camino para la nanometrología de alto rendimiento.

En una mejora adicional al proceso, los investigadores expusieron la capa de polímero autoensamblado a un vapor de cloruro de titanio. El cloruro de titanio se acumula selectivamente dentro del núcleo polar de cada micela. Luego, una ráfaga de plasma de oxígeno elimina el polímero para dejar un patrón de pequeños puntos de óxido de titanio. Este proceso convierte una plantilla orgánica blanda en una máscara inorgánica dura mucho más adecuada para grabar características ultrafinas en el silicio. produciendo matrices de nanopilares con menos de 10 nanómetros de distancia.

Se espera que los hallazgos sean altamente adaptables. “Aunque hemos demostrado el proceso para crear nanopilares de silicio, es muy versátil y se puede extender fácilmente para lograr nanopatrones de la mayoría de los otros materiales, por ejemplo, rieles, semiconductores y polímeros mediante el posprocesamiento adecuado de las plantillas de copolímero iniciales, ”Explica Krishnamoorthy. "También se podrían crear otros patrones además de los nanopilares, dependiendo del proceso de transferencia de patrones empleado ".

Krishnamoorthy y su equipo ya están explorando las posibles aplicaciones de su técnica. “Actualmente estamos haciendo uso de este proceso para crear nanodispositivos para la detección, almacenamiento de datos, y aplicaciones energéticas, como baterías y células solares, ”Krishnamoorthy dice.