Origami, den välkända japanska konsten att vika papper, genererar komplexa 3D-strukturer från platt 2D-papper. Även om skapandet av en papperssvan kan vara spännande, Tanken på att skapa 3D-kretsar baserade på liknande designprinciper är helt enkelt svindlande. Denna science fiction-lätande forskning är ett projekt som Jiwoong Park och kollegor från University of Chicago har utvecklat under de senaste åren.

Parks fokus på storskalig syntes och tillverkning av enheter med ultratunna material har lett till förbättringar av 2D-modeller och introduktionen av vertikalt integrerade 3D-enheter. Han kommer att presentera detaljerna om deras kretskonstruktion och dess potentiella tillämpningar på AVS 64th International Symposium &Exhibition, hålls 29 okt-nov. 3, 2017, i Tampa, Florida.

Använda atomärt tunna material, Park syntetiserar storskaliga integrerade kretsar som kan sys ihop i sidled för att bilda en 2D-modul. I deras senaste projekt, hans team har vertikalt integrerat dessa 2-D-moduler för att producera 3-D-stackar.

Kretsar har traditionellt utvecklats med skrymmande substratplattformar, som kisel, och tills nyligen inte kunnat fungera självständigt. Kretsar baserade endast på atomärt tunna material frigör forskning från dessa konventionella begränsningar. Kombinationen av olika ultratunna byggstenar möjliggör också integration av olika elektriska och termiska egenskaper inom samma krets, exponentiellt ökande funktionalitet.

"För vår forskning, vi genererar först atomärt tunt papper med olika färger som representerar olika elektriska, optisk, eller termiska egenskaper. Vi kombinerar dem i lateral riktning, motsvarar sömmar. Vi staplar dem ovanpå varandra, vilket är vertikal integration. Genom att göra det försöker vi utveckla storskalighet, fullt fungerande integrerade kretsar som använder dessa atomärt tunna material som 2-D byggstenar eller färgpapper, " sa Park.

Användningen av dessa ultratunna material, i motsats till typiska komponenter och resurser, möjliggör en mindre krets, men överraskande nog inte en som är mikroskopiskt liten och därför svår att manipulera. 2D-ingredienserna är sammansatta på ett sådant sätt att de kan ses med ett enkelt optiskt mikroskop eller till och med med blotta ögat och kan hanteras därefter.

Potentiella tillämpningar av denna teknik är också omfattande. På samma sätt som vikning är användbar i föremål som används i det dagliga livet, som paraplyer eller fallskärmar, integrerade kretsar skulle kunna innehålla en stor yta i en relativt kondenserad volym. Funktionalitet i detta sammanhang skulle kunna tillämpas på en mångfald av nya enheter som använder kapaciteten hos kondenserade kretsar.

"Vad vi är intresserade av att utveckla är den här mekanismen att ta alla dessa ytor och enhetselement och vika dem till trånga utrymmen. Efter vår signal, vi vill att de ska distribueras till riktigt stora fungerande ytor, " sa Park.