(a) Imágenes amplias y (b) magnificadas de las pirámides de Si fabricadas. Cuatro pendientes corresponden a superficies de facetas de Si {111}. Crédito:Ken Hattori
Los circuitos integrados ultrapequeños han revolucionado los teléfonos móviles, electrodomésticos, carros, y otras tecnologías cotidianas. Para miniaturizar aún más la electrónica y habilitar funciones avanzadas, Los circuitos deben fabricarse de forma fiable en tres dimensiones. Lograr un control de forma tridimensional ultrafino grabando en silicio es difícil, porque incluso el daño a escala atómica reduce el rendimiento del dispositivo. Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara (NAIST) han publicado un nuevo estudio en Crecimiento y diseño de cristales en el que grabaron silicio para adoptar la forma de pirámides atómicamente lisas. Revestir estas pirámides de silicio con una fina capa de hierro impartía propiedades magnéticas que hasta ahora eran solo teóricas.
El investigador de NAIST y autor principal del estudio Ken Hattori tiene muchas publicaciones en el campo de la nanotecnología controlada atómicamente. Uno de los objetivos de la investigación de Hattori es mejorar la funcionalidad de la tecnología basada en silicio.
"El silicio es el caballo de batalla de la electrónica moderna porque puede actuar como semiconductor o aislante, y es un elemento abundante. Sin embargo, Los futuros avances tecnológicos requieren una fabricación de dispositivos atómicamente fluida en tres dimensiones, "dice Hattori.
Es necesaria una combinación de grabado en seco estándar y grabado químico para fabricar matrices de nanoestructuras de silicio en forma de pirámide. Hasta ahora, Las superficies atómicamente lisas han sido extremadamente difíciles de preparar.
"Nuestra matriz ordenada de pirámides de silicio isósceles eran todas del mismo tamaño y tenían planos facetarios planos. Confirmamos estos hallazgos mediante patrones de difracción de electrones de baja energía y microscopía electrónica, "explica el autor principal del estudio Aydar Irmikimov.
Un ultrafino Se depositó una capa de hierro de 30 nanómetros sobre el silicio para impartir propiedades magnéticas inusuales. La orientación a nivel atómico de las pirámides definió la orientación, y por lo tanto, las propiedades del hierro superpuesto.
Esquemas que representan la esfera de Ewald y las varillas de celosía recíprocas de la superficie de una pirámide, reflejando patrones de difracción. Crédito:Ken Hattori
"El crecimiento epitaxial del hierro permitió la anisotropía de la forma de la nanofilm. La curva de magnetización en función del campo magnético tenía forma rectangular, pero con puntos de ruptura que fueron causados por el movimiento asimétrico del vórtice magnético unido en el vértice de la pirámide, "explica Hattori.
Los investigadores encontraron que la curva no tenía puntos de ruptura en experimentos análogos realizados en silicio plano recubierto de hierro. Otros investigadores han predicho teóricamente la curva anómala para las formas piramidales, pero los investigadores de NAIST son los primeros en haberlo demostrado en una nanoestructura real.
"Nuestra tecnología permitirá la fabricación de una matriz magnética circular simplemente ajustando la forma del sustrato, "dice Irmikimov. La integración en tecnologías avanzadas como la espintrónica, que codifican información por el espín en lugar de la carga eléctrica de un electrón, acelerará considerablemente la funcionalidad de la electrónica 3-D.
