El investigador Arne Quellmalz dice que la nueva técnica se basa en el conjunto de herramientas existente para la fabricación de semiconductores. Crédito:Arne Quellmalz, KTH Real Instituto de Tecnología
Reducir aún más los semiconductores permitiría una revolución del silicio completamente nueva. Pero porque eso es imposible la siguiente mejor esperanza es la integración de semiconductores con materiales 2-D atómicamente delgados, como el grafeno, sobre los cuales se pueden crear circuitos a una escala increíblemente pequeña. Un equipo de investigación informa sobre un nuevo método para hacer que esta combinación notoriamente difícil funcione a escala industrial.
La técnica se informó hoy en Comunicaciones de la naturaleza por investigadores del KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo, en colaboración con la Universidad RWTH Aachen, Universität der Bundeswehr München, AMO GmbH y Protemics GmbH, en Alemania.
Un fiable, El método escalable industrialmente de integrar materiales 2-D como el grafeno con semiconductores de silicio ayudaría a reducir la electrónica y marcaría el comienzo de nuevas capacidades para la tecnología de sensores y la fotónica.
Sin embargo, la integración de materiales 2-D al semiconductor o un sustrato con electrónica integrada está plagada de una serie de desafíos. "Siempre existe este paso crítico de transferir de un sustrato de crecimiento especial al sustrato final en el que construye sensores o componentes, "dice Arne Quellmalz, investigador en microsistemas fotónicos en KTH.
"Es posible que desee combinar un fotodetector de grafeno para la comunicación óptica en el chip con la electrónica de lectura de silicio, ", Dice Quellmalz." Pero las temperaturas de crecimiento de esos materiales son demasiado altas, por lo que no puede hacer esto directamente en el sustrato del dispositivo ".
Una oblea integrada con material 2-D. Crédito:Arne Quellmalz, KTH Real Instituto de Tecnología
Los métodos experimentales para transferir material 2-D cultivado a la electrónica deseada se han visto afectados por una serie de deficiencias, como la degradación del material y sus propiedades de transporte electrónico, o por contaminación del material.
Quellmalz dice que la solución está en los conjuntos de herramientas existentes de fabricación de semiconductores:utilizar un material dieléctrico estándar llamado bisbenzociclobuteno (BCB), junto con el equipo convencional de unión de obleas.
"Básicamente pegamos las dos obleas con una resina hecha de BCB, ", dice." Calentamos la resina, hasta que se vuelva viscosa como la miel, y presione el material 2-D contra él ".
Un método escalable para la integración de grandes superficies de materiales 2D. Crédito:Arne Quellmalz (Graphene Flagship / KTH Suecia)
A temperatura ambiente, la resina se vuelve sólida y forma una conexión estable entre el material 2-D y la oblea, él dice. "Para apilar materiales, Repetimos los pasos de calentar y presionar. La resina se vuelve viscosa nuevamente y se comporta como un cojín, o una cama de agua, que soporta la pila de capas y se adapta a la superficie del nuevo material 2-D ".
Los investigadores demostraron la transferencia de grafeno y disulfuro de molibdeno (MoS 2 ), como representante de dicalcogenuros de metales de transición, y grafeno apilado con nitruro de boro hexagonal (hBN) y MoS 2 a heteroestructuras. Se informó que todas las capas y heteroestructuras transferidas eran de alta calidad, es decir, presentaban una cobertura uniforme sobre obleas de silicio de hasta 100 milímetros de tamaño y exhibían poca tensión en los materiales 2-D transferidos, dice el documento.
