Американские исследователи сделали важное открытие, продемонстрировав новую технику самосборки электронных устройств, открывающую путь для создания более сложных компонентов, не зависящих от существующих методов изготовления компьютерных микросхем.

Как сообщают американские СМИ, Соединенные Штаты изобрели новый материал, который расширит границы физических свойств традиционных полупроводников. Мартин Туо, профессор материаловедения и инженерии в Университете штата Северная Каролина и ведущий автор исследования, подчеркивает преимущества этого нового подхода по сравнению с традиционными методами изготовления микросхем. По его словам, самосборка не только быстрее и дешевле, но и позволяет регулировать энергетический зазор полупроводниковых материалов и делает их чувствительными к свету. Таким образом, этот технологический прорыв может произвести революцию в производстве оптоэлектронных устройств.

Ученые представили простой метод изготовления матриц из смешанного металла, основанный на управляемой самосборке полимеризующихся металлоорганических добавок, полученных из пассивирующих оксидов тройного жидкого металла, для создания проволок из смешанного металла. Благодаря капиллярному воздействию и управляемой испарением конвекции, были изготовлены высококачественные металлоорганические решетки из нано- и микропроволок большой площади.

Процесс самосборки, называемый направленной реакцией металл-лиганд (D-Мет), начинается с использования частиц жидкого металла, таких как полевой сплав, состоящий из индия, висмута и олова. Эти частицы помещаются рядом с формой, которую можно изготовить любого размера или рисунка. Затем на жидкий металл выливают раствор, содержащий лиганды, состоящие из углерода и кислорода. Эти лиганды захватывают ионы с поверхности металла и упорядочивают их по определенному геометрическому рисунку, позволяя раствору течь в форму и собирать сложные трехмерные структуры.

Как указывают американские ученые, этот метод самосборки позволяет создавать транзисторы и диоды как на наноуровне, так и на микроуровне, обладающие значительным потенциалом для выработки чистой энергии. Листы графена, полученные в процессе, можно использовать для регулировки энергетического зазора полупроводников, увеличивая или уменьшая их реакционную способность в зависимости от качества графена. Кроме того, использование висмута позволяет создавать фотореактивные структуры, предлагая возможность манипулировать свойствами полупроводников с помощью света.

Исследователи Университета штата Северная Каролина указывают, что их следующим шагом является использование этой техники для изготовления более сложных устройств, таких как трехмерные микросхемы. Этот подход потенциально может трансформировать крупномасштабное производство, поскольку исследователи ограничены только размером используемой формы. Они также могут управлять структурами полупроводников, управляя типом жидкости, используемой в растворе, размерами формы и скоростью испарения раствора.

Как подчеркивают исследователи, представленный метод производства предлагает многообещающую альтернативу традиционным методам, сочетая в себе низкую стоимость, высокую производительность и меньшее воздействие на окружающую среду.

Исследование опубликовано в журнале Materials Horizons, который поддерживается Национальным научным центром сложных систем частиц. Это открытие обещает новые достижения в области полупроводников и оптоэлектроники. Как отмечается, в современной электронике и оптике важнейшее значение имеет процесс производства от нано- до микроуровня по принципу "снизу вверх". Однако традиционные технологии изготовления многомасштабных матриц сталкиваются с трудностями при разрешении противоречия между стремлением к повышению производительности устройств и снижением стоимости изготовления и/или энергопотребления. В этой связи подчеркивается, что продемонстрированный исследователями Университета штата Северная Каролина прорыв может не только улучшить производство электронных компонентов, но и проложить путь для производства передовых оптоэлектронных технологий, что станет поворотным моментом в производстве современных полупроводников.