Användningen av extrema ultravioletta ljuskällor för att göra avancerade integrerade chips har övervägts, men deras utveckling har hindrats på grund av en brist på effektiva lasermål. Forskare vid Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) utvecklade nyligen en tennbubbla med extremt låg densitet, 'vilket gör genereringen av extremt ultraviolett tillförlitlig och låg kostnad. Denna nya teknik banar väg för olika tillämpningar inom elektronik och visar potential inom bioteknik och cancerterapi.

Utveckling av nästa generations enheter kräver att deras kärna, kallas det integrerade kretschipet, är mer kompakt och effektiv än befintliga. Att tillverka dessa marker kräver kraftfulla ljuskällor. Användningen av ljuskällor i det extrema ultravioletta (EUV) -området (en extremt kort våglängdstrålning) har blivit populär på senare tid, men deras generation är utmanande.

En lösning är användningen av högintensiva lasrar:De senaste framstegen inom laserteknik har lett till utvecklingen av lasrar med ökad effekt och lägre priser. Högintensiva lasrar implementerar laserplasma, och deras första praktiska tillämpning är generering av EUV -ljus för att tillverka halvledarintegrerade kretsar. I denna process, dessa lasrar bestrålar ett lämpligt 'mål, ' och som resultat, ett tillstånd med hög temperatur och hög densitet skapas. Från detta tillstånd, 13,5 nm ljus genereras med hög ljusstyrka, som kan användas vid tillverkning av integrerade chips. Men det här är ingen lätt grej:kontroll av måldensitet som kan producera ljus i EUV -området har varit svårt. Tenn har betraktats som ett alternativ, men dess utveckling har försenats kraftigt på grund av oförmågan att styra dess dynamik.

För detta ändamål, ett team av forskare, inklusive docent Keiji Nagai från Tokyo Tech och biträdande professor Christopher Musgrave från University College, Dublin, bestämde sig för att hitta effektiva lasermål. I en studie publicerad i Vetenskapliga rapporter , de beskriver en ny typ av material med låg densitet, som är skalbar och billig. Prof Nagai säger, "EUV-ljus har blivit avgörande i dagens värld men är dyrt på grund av den stora volymen."

Till att börja med, forskarna skapade en tennbelagd mikrokapsel eller 'bubbla, 'en struktur med mycket låg densitet-väger så lite som 4,2 nanogram. För detta, de använde polymerelektrolyter (upplösning av salter i en polymermatris), som fungerar som ytaktiva ämnen för att stabilisera bubblorna. Bubblorna belades sedan med tennanopartiklar. Prof Nagai förklarar, "Vi producerade polyelektrolytmikrokapslar sammansatta av poly (natrium-4-styrensulfonat) och poly (allylaminhydroklorid) och belagde dem sedan i en tennoxid-nanopartikellösning."

För att testa användningen av denna bubbla, forskarna bestrålade det med en neodym-YAG-laser. Detta, verkligen, resulterade i generering av EUV -ljus, som ligger inom intervallet 13,5 nm. Faktiskt, forskarna fann till och med att strukturen var kompatibel med konventionella EUV -ljuskällor som används för att tillverka halvledarflis. Men, den största fördelen var att laseromvandlingseffektiviteten med tennbubblan, ett mått på lasereffekten, matchade den för bulk tenn. Prof Nagai förklarar, "Att övervinna begränsningarna för flytande tenndynamik kan vara mycket fördelaktigt för att generera EUV-ljus. Väldefinierade lågdensitets tennmål kan stödja ett brett spektrum av material, inklusive deras form, porstorlek, densitet etc. "

Prof Nagai och hans forskargrupp har utvecklat lågdensitetsmaterial för lasermål i många år men har haft begränsningar med tillverkningskostnader och massproduktivitet. Nu, genom att kombinera nya lågdensitets tennmål av bubblor erbjuder en elegant lösning för massproducering av en kompakt 13,5 nm ljuskälla till en låg kostnad. Förutom sina applikationer inom elektronik, Prof Nagai är optimistisk att deras nya teknik som består av "bubbla" lasermål till och med kan användas i cancerterapi. Han avslutar, "Denna metod kan användas som en potentiell småskalig/kompakt EUV -källa, och framtida kvantstrålkällor som elektroner, joner, och röntgenstrålar genom att ändra beläggningen till andra element. "Genom denna möjlighet, Prof Nagai och hans team önskar samarbeta med stora laseranläggningar i Japan och utomlands.