Den långvariga drömmen om att skapa atomärt exakta tredimensionella strukturer i en tillverkningsmiljö närmar sig verkligheten, enligt toppforskaren på ett företag som tillverkar verktyg som syftar till det ambitiösa målet.
John Randall, Vice VD för Zyvex Labs i Richardson, Tex., säger att hans forskare har visat en process som använder en skanningstunnelmikroskopspets för att ta bort skyddande ytväteatomer från kisel en i taget och sedan lägger till enstaka atomlager av kisel endast till de noggrant rensade områdena. Randall beskriver prestationen idag på AVS 57th International Symposium &Exhibition, som äger rum denna vecka i Albuquerque Convention Center i New Mexico.
Hittills, Zyvex Labs forskare har visat borttagning av 50 väteatomer per sekund. Men med erfarenhet och innovation, Randall förutspår stora förbättringar i hastigheten på denna begränsande faktor.
"Det finns många vägar att skala upp, inklusive parallellism, " säger han. "En tusenfaldig ökning av hastigheten kommer att vara ganska lätt att uppnå."
Inom sju år, Randall förväntar sig att Zyvex Labs kommer att sälja initiala produktionsverktyg som kan ta bort mer än en miljon väteatomer per sekund med hjälp av 10 parallella spetsar till en kostnad av cirka 2 $, 000 per kubikmikrometer tillsatt kisel (48 miljarder atomer).
Tillämpningar som skulle gynnas mest av att ha små atomärt exakta strukturer inkluderar nanopore-membran, qubit-strukturer för kvantdatorer och nanometriska standarder. Applikationer i större skala, som nanoimprint-mallar, skulle behöva ytterligare kostnads-prestandaförbättringar för att bli ekonomiskt lönsamma.
Zyvex-processen används för närvarande endast på silikonytor, som typiskt är belagda med väteatomer bundna till eventuella exponerade kiselatomer. Processen har två steg:först, i ett ultrahögt vakuum, ett avsökningstunnelmikroskop är inriktat på att avlägsna individuella väteatomer från endast de platser där ytterligare kisel senare kommer att tillsättas. Andra, en kiselhydridgas införs. Ett enda lager av dessa molekyler fäster vid alla exponerade vätefria kiselatomer. Efter deponering, gasen avlägsnas och processen upprepas för att bygga upp så många tredimensionella lager av atomärt kisel som behövs.
