La creciente miniaturización de componentes eléctricos en la industria requiere una nueva técnica de imagen a escala nanométrica. El investigador de Delft Gerard Verbiest y ASML han desarrollado un primer método de prueba de concepto que ahora planean desarrollar más. El método utiliza el mismo principio que la ecografía en embarazos, pero en mucho escala mucho menor.

Ultrasonido

"Técnicas de imágenes no destructivas existentes para nanoelectrónica, como microscopía óptica y electrónica, no son lo suficientemente precisos o aplicables a estructuras más profundas, "explica Gerard Verbiest de la facultad 3mE de Delft." Una técnica 3-D muy conocida en una macroescala es el ultrasonido. La ventaja aquí es que funciona para todas las muestras. Eso hace que el ultrasonido sea una excelente manera de mapear la estructura tridimensional de una muestra no transparente de una manera no destructiva ". La tecnología de ultrasonido a nanoescala aún no existía. En efecto, la resolución de las imágenes de ultrasonido está fuertemente determinada por la longitud de onda del sonido utilizado, y eso suele ser alrededor de un milímetro.

AFM

"Para mejorar esto, El ultrasonido ya se ha integrado en un microscopio de fuerza atómica (AFM), "Verbiest continúa." AFM es una técnica que le permite escanear y trazar superficies de manera extremadamente precisa con una pequeña aguja. La ventaja aquí es que no es la longitud de onda sino el tamaño de la punta del AFM lo que determina la resolución. Desafortunadamente, en las frecuencias utilizadas hasta ahora (1-10 MHz), la respuesta del AFM es pequeña y poco clara. Vemos algo pero no está claro exactamente lo que estamos viendo. Por lo tanto, la frecuencia del sonido utilizado debía aumentarse aún más, al rango de GHz, y eso es lo que hemos hecho ".

Aumentar la frecuencia es algo que solo se ha hecho posible recientemente, Verbiest explica. "Lo estamos logrando a través de la fotoacústica. El uso del efecto fotoacústico le permite generar pulsos de sonido extremadamente cortos. Hemos logrado integrar esta técnica en un AFM. Con la punta del AFM, podemos enfocar la señal. Nuestra configuración está lista, y hemos realizado las primeras pruebas ".

Biología Celular

Como se mencionó, el nuevo método es particularmente interesante para la nanoelectrónica. "Si desea hacer chips aún más pequeños con patrones aún más pequeños en el futuro, entonces este es el paso que tienes que dar, "dice Verbiest". Por ejemplo, para que sea posible colocar dos capas una encima de la otra con precisión nanométrica ".

"Pero ciertamente también existen aplicaciones potenciales fuera de la electrónica. Podría usarlo en biología celular para hacer una imagen detallada en 3D de una sola célula viva, por ejemplo, de la forma en que las mitocondrias se pliegan en una célula. Y en ciencia de materiales, se podría utilizar para investigar el transporte de calor en un material asombroso como el grafeno ".

Progreso rápido

Verbiest ha progresado rápidamente. "Un investigador postdoctoral ha estado trabajando en este proyecto desde abril del año pasado y un estudiante de doctorado desde octubre. Así que en unos ocho meses logramos hacer las primeras mediciones con nuestra configuración y seguiremos desarrollando esto en el próximo período. Con el tiempo, ASML, que también posee la propiedad intelectual, se hará cargo de la investigación y, con suerte, acelerará la aplicación industrial del nuevo método. Pero eso, por supuesto, depende de los resultados que obtengamos ".