James Hwang, forskningsprofessor vid institutionen för materialvetenskap och teknik, till höger, vid sin modifierade mikrovågsugn med Gianluca Fabi som håller en halvledare till vänster. Kredit:Ryan Young/Cornell University
En hushållsmikrovågsugn modifierad av en ingenjörsprofessor från Cornell hjälper till att laga nästa generation av mobiltelefoner, datorer och annan elektronik efter att uppfinningen visat sig övervinna en stor utmaning som halvledarindustrin står inför.
Forskningen beskrivs i detalj i en artikel publicerad i Applied Physics Letters . Huvudförfattare är James Hwang, en forskningsprofessor vid avdelningen för materialvetenskap och ingenjörsvetenskap.
När mikrochips fortsätter att krympa måste kisel dopas, eller blandas, med högre koncentrationer av fosfor för att producera den önskade strömmen. Halvledartillverkare närmar sig nu en kritisk gräns där uppvärmning av de högdopade materialen med traditionella metoder inte längre ger konsekvent funktionella halvledare.
Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) ansåg att mikrovågor kunde användas för att aktivera överskottet av dopämnen, men precis som med hushållsmikrovågsugnar som ibland värmer mat ojämnt, producerade tidigare mikrovågsglödgare "stående vågor" som förhindrade konsekvent aktivering av dopningsmedel.
TSMC samarbetade med Hwang, som modifierade en mikrovågsugn för att selektivt kontrollera var de stående vågorna uppstår. Sådan precision möjliggör korrekt aktivering av dopämnena utan överdriven uppvärmning eller skada på kiselkristallen.
Denna upptäckt kan användas för att producera halvledarmaterial och elektronik som dyker upp runt år 2025, säger Hwang, som har lämnat in två patent för prototypen.
"Några tillverkare producerar för närvarande halvledarmaterial som är 3 nanometer," sa Hwang. "Denna nya mikrovågsmetod kan potentiellt göra det möjligt för ledande tillverkare som TSMC och Samsung att skala ner till bara 2 nanometer."
Genombrottet kan förändra geometrin hos transistorer som används i mikrochips. I mer än 20 år har transistorer gjorts för att stå upp som ryggfenor så att mer kan packas på varje mikrochip, men tillverkare har nyligen börjat experimentera med en ny arkitektur där transistorer staplas horisontellt. De överdrivet dopade materialen som möjliggörs av mikrovågsglödgning skulle vara nyckeln till den nya arkitekturen. + Utforska vidare
