Ryan Anderson, un ingeniero de procesos para la instalación Nano3 en el Qualcomm Institute, se prepara para extraer una muestra del escritor de haz de electrones Vistec EBPG5200. Crédito:Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego
(Phys.org) —El nuevo escritor de haz de electrones ubicado en la instalación de sala limpia Nano3 en el Qualcomm Institute es importante para las dos áreas principales de investigación del profesor de ingeniería eléctrica Shadi Dayeh. Está desarrollando la próxima generación, transistores a nanoescala para electrónica integrada; y está desarrollando sondas neuronales que tienen la capacidad de extraer señales eléctricas de células cerebrales individuales y transmitir la información a una prótesis o computadora. Alcanzar este nivel de extracción o manipulación de señales requiere pequeños sensores espaciados muy juntos para obtener la mayor resolución y adquisición de señales. Ingrese el nuevo escritor de haz de electrones.
La litografía por haz de electrones (e-beam) permite a los investigadores escribir patrones muy pequeños en sustratos grandes con un alto nivel de precisión. Es una herramienta ampliamente utilizada en tecnología de la información y ciencias de la vida. Las aplicaciones van desde patrones de escritura en chips semiconductores compuestos y de silicio para la investigación de dispositivos y materiales electrónicos hasta plataformas de secuenciación del genoma. Pero la capacidad de escribir patrones en la escala que ofrece la instalación Nano3, con su tamaño de característica mínimo de menos de 8 nanómetros en obleas con diámetros que pueden ser tan grandes como 8 pulgadas, es única en el sur de California. Antes de que la instalación abriera a principios de este año, el escritor de rayos-e comparable más cercano estaba en Los Ángeles. En un escritor de rayo electrónico, los patrones únicos se "escriben" en una oblea de silicio recubierta con una capa de polímero resistente que es sensible a la irradiación de electrones. La máquina dirige un haz de electrones de enfoque estrecho sobre la superficie que marca el patrón, haciendo partes del revestimiento protector insolubles y otras solubles. El área soluble luego se lava, revelando el patrón que puede tener dimensiones de característica de menos de 10 nanómetros.
El profesor de bioingeniería Todd Coleman utilizará el nuevo escritor de rayos electrónicos como un paso esencial en la construcción de su epidermis, o tatuaje, dispositivos electrónicos. Los dispositivos están diseñados para adquirir señales cerebrales para una variedad de aplicaciones médicas, desde el seguimiento de los bebés en busca de convulsiones en cuidados intensivos neonatales hasta el estudio del deterioro cognitivo asociado con la enfermedad de Alzheimer o la demencia, y soldados que luchan contra el síndrome de estrés postraumático.
Micrografía coloreada de un patrón de cuadrícula escrito por haz de electrones que demuestra Capacidades de resolución <8 nm del EBPG5200. Crédito:Qualcomm Institute Nano3
Doctorado en Ingeniería Eléctrica El candidato Andrew Grieco está utilizando la máquina para desarrollar un nuevo tipo de guía de ondas óptica que promete mejorar la eficiencia y reducir el consumo de energía. Grieco trabaja en el laboratorio de Shaya Fainman, profesor y presidente, Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática. Desarrollar dispositivos de redes ópticas en chip, como guías de ondas, interruptores y amplificadores es un paso crítico en el desarrollo de chips ópticos. Aunque los sistemas de información se basan principalmente en redes de fibra óptica para conectarse y compartir datos en todo el mundo, la tecnología informática subyacente todavía se basa en chips electrónicos, causando atascos en el tráfico de datos.
"Cualquier empresa local que tenga una inversión en ciencia y tecnología a nanoescala debería beneficiarse enormemente de esta máquina. Es una herramienta poderosa que es difícil de encontrar en un entorno universitario típico o dentro de la industria local, "dijo Dayeh (Ph.D., 2008 UC San Diego), quien se unió a la facultad en 2012. "Es una herramienta única que se está trayendo a San Diego".
Dayeh dijo que las tecnologías habilitadas por el escritor de e-beam serán importantes en los esfuerzos locales para realizar investigaciones bajo la Iniciativa BRAIN del presidente Obama. lo que requerirá el desarrollo de elementos de detección y estimulación mucho más pequeños con mayor resolución en chips del tamaño de unos pocos milímetros. "La tecnología de interfaz electroneural de vanguardia actual permite la detección de cientos o miles de neuronas. Si desea comprender la neurofisiología en la base de las células individuales, entonces necesitamos desarrollar sensores que tengan el espacio de unas pocas decenas de nanómetros, que tiene aproximadamente una centésima parte del tamaño de una neurona y está en la misma escala que sus conexiones sinápticas, " él dijo.
La instalación de haz de electrones está abierta al público
El nuevo escritor de haz de electrones EBPG5200 de litografía Vistec de UC San Diego está disponible para que lo utilicen los investigadores del campus, así como socios industriales y de investigación. El escritor de rayo electrónico, utilizado para nano y microfabricación es una nueva adición a la instalación Nano3 del Qualcomm Institute, que proporciona un entorno sinérgico para los esfuerzos fundamentales de investigación y desarrollo a nanoescala con un enfoque en la nanociencia, nanoingeniería y nanomedicina. Además de proporcionar capacidades de nanofabricación esenciales para la investigación de materiales y dispositivos electrónicos y fotónicos, Nano3 facilita la búsqueda de investigación en emergentes, Campos interdisciplinarios y de rápido crecimiento, como los dispositivos biomédicos y bioquímicos, dispositivos y circuitos electrónicos y fotónicos integrados monolíticos y heterogéneos, y tecnología de sensores.
El nuevo escritor de haz electrónico permite a los investigadores escribir características finas en una escala de menos de 8 nanómetros, sobre una gran superficie de hasta 8 pulgadas. El desafío de escribir sobre grandes campos con haces de electrones es que el haz de electrones puede volverse más grande y difundido, distorsionando las características del patrón. Sin embargo, el EBPG5200 tiene una capacidad de enfoque electromagnético superior para haces de electrones extremadamente estrechos sobre campos de escritura de 1x1 mm2 y una alta precisión de costura, lo que permite escribir características ultraescaladas no solo en muestras a escala de investigación, sino también en obleas de tamaño comercial y de producción.
