Новости перспективных технологий

Новые гибридные полимерные плёнки гарантируют дальнейшую эволюцию литографического процесса

Изображения с сайта compulenta.ru

Французский Национальный научно-исследовательский центр (CNRS), занимающийся поиском функциональных макромолекул природного происхождения в качестве альтернатив полимерам химического производства, представил новую комбинацию полимеров на основе полисахаридов и традиционных полимеров, сделав возможным создание ультратонкой плёнки, которая способна к самоорганизации с невиданным разрешением.

Литография при помощи самосборки: а) осаждение тонкой плёнки и самоорганизация; б) создание рисунка зондом туннельного микроскопа; в) осаждение палладиевого катализатора; г) осаждение никеля на палладий.

Получение новой комбинации полимеров на основе полисахаридов и традиционных полимеров позволяет говорить об ультратонкой полимерной плёнке, способной к самоорганизации с разрешением 5 нм (при её использовании в качестве литографического трафарета минимально возможный размер элемента интегральной схемы достигает именно этого значения). Это открывает новые горизонты для увеличения ёмкости жестких дисков и скорости микропроцессоров. Подробнее с результатами исследования можно ознакомиться в журнале ACS Nano. Новый класс тонких плёнок на основе гибридных сополимеров мог бы найти разнообразное применение в гибкой электронике — в таких областях, как нанолитография, биосенсоры и фотогальванические ячейки.

Для справки. Ультратонкие плёнки, образующиеся на кремнии по механизму самосборки, имеют очень низкую плотность дефектов и механически прочны. Именно поэтому их принято использовать в качестве трафарета в литографии. Самосборка и закрепление полимерной плёнки на кремниевой подложке происходят за счёт специальных функциональных групп, входящих в состав полимеров. Различают три вида таких групп: 1) прикрепляющаяся к поверхности кремниевой подложки функциональная группа силаны, крепко привязывающая всю плёночную конструкцию; 2) промежуточная функциональная группа фенил, обладающая некоторой внутренней проводимостью и отвечающая за взаимодействие с обрабатывающим оборудованием; 3) поверхностная группа, в которую входят самые разные химически активные функционалы — к примеру, амины. Зачастую создавать новые самосборки с уникальным разрешением можно, просто смешивая различные функциональные группы. Что-то подобное (но, конечно, далеко не только это) делает каждый процессоростроитель, переходя от текущего к более «тонкому» техпроцессу.

До тех пор пока никто не предложит абсолютно новый тип процессора, любая эволюция в литографии (технике, используемой для печати электронных схем) принимается с большим воодушевлением. До сего дня тонкие плёнки, применяемые в литографическом процессе в качестве материала для трафарета, создавались из синтетических полимеров, полученных из нефтяного сырья. Однако работа с ними накладывает определённые ограничения на весь литографический процесс: так, минимальное практическое структурное разрешение составляет 15–20 нм. Теоретическим же минимумом всегда является размер одной молекулы, участвующей в самосборке.

Белые пятна на микрофотографии — цилиндры полисахарида в матрице кремнийсодержащего полистирена (иллюстрация ACS Nano).

Почему вообще возникает такой обидный предел? Учёные считают, что из-за недостаточной несовместимости между блоками сополимеров, полученных из нефтяного сырья. Поэтому французские исследователи взялись создать гибридный материал, объединяющий в себе как «нефтяные» полимеры (кремнийсодержащий полистирен), так и макромолекулы на основе природных сахаров. Одним из примеров гибридного сополимера, сформированного сильно несовместимыми элементарными строительными блоками, можно назвать пузырёк масла, прикреплённый к небольшому пузырьку воды. Исследователи показали, что такой тип структуры способен к самоорганизации в цилиндры из полисахарида внутри полимерной кристаллической структуры, образованной традиционным полимером, причём размер каждой такой структуры равен 5 нм.

Достижение 5-нанометрового структурного разрешения позволяет нам вообразить многочисленные потенциальные примеры использования такого гибридного материала в гибкой электронике: это, конечно же, миниатюризация литографических элементов (а отсюда и шестикратное увеличение объёма информации, которую можно поместить на флешку), а также увеличение эффективности солнечных батарей, создание биосенсеров и т. д.

Информация с сайта compulenta.ru с ссылкой на материалы CNRS.

Автор оригинального текста: Роман Иванов.