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研究人员取得定向自组装半导体制程突破

研究人员取得定向自组装半导体制程突破

来源:
2016/01/06
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美国国家标准与技术研究所(NIST)IBM的研究人员开发了一种沟槽(trenching)技术,能被用以透过定向自组装(self-directed assembly)来打造元件。

研究人员表示,金奈米粒子能像是铲雪机那样运作,在磷化铟(indium phosphide)或其他半导体材料层翻搅而过,形成奈米通道。这种技术可望被用来在所谓的实验室单晶片(lab-on-a-chip)元件上整合雷射、感测器、波导(wave guides)与其他光学零组件,支援疾病诊断、筛选实验性材料与药物、DNA检验等等。

金粒子的通道挖掘能力是偶然被发现的,在一个因为污染物而失败的奈米线(nanowires)形成实验中;NIST化学研究员Babak Nikoobakht表示:“一开始我们非常失望,”但是研究团队无心插柳,发现污染物是水。该实验的扫描电子显微镜影像显示,结合水汽的金奈米粒子导致了长长直直的奈米通道。

在磷化铟半导体的表面上形成的表面定向奈米通道电子显微镜影像;那些奈米通道是利用金催化汽态-液态-固态蚀刻制程所形成,而其位置则是由沉积的金图形(pattern)所定义

(来源:NIST

研究团队接下来梳理出实现该蚀刻制程所需的化学机制与必要条件,选择性地在半导体表面涂布金并将之加热;一旦加热完成,底层的磷化铟就会融入金奈米粒子,形成金合金。他们接下来将加热的水蒸汽导入系统,发现当水蒸汽温度达到摄氏440度以上时,会形成长长的V型奈米通道;那些通道下方的直线路径,是由结晶半导体内的规律重复晶格所支配。

研究人员也能将上述技术应用于磷化镓(gallium phosphide)与砷化铟(indium arsenide),这两种半导体材料也是属于三五族;这类化合物半导体被用以制作LED,或是支援通讯、高速电子等应用。Nikoobakht表示,他相信这种蚀刻制程经过调整之后,能被用以在矽等材料上制作通道图案。 

编译:Judith Cheng

(参考原文: Researchers Claim Self-directed Assembly Breakthroughby Dylan McGrath)

 
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