Forskare vid RIT har hittat en mer effektiv tillverkningsprocess för att producera halvledare som används i dagens elektroniska enheter. De bekräftade också att annat material än kisel kan användas framgångsrikt i utvecklingsprocessen som kan öka prestanda för elektroniska enheter. Denna tillverkningsprocess-I-MacEtch, eller omvänd metallassisterad kemisk etsningsmetod-kan hjälpa till att möta den växande efterfrågan på mer kraftfull och pålitlig nanoteknik som behövs för solceller, smartphones, telekommunikationsnät och nya applikationer inom fotonik och kvantberäkning.

"Det som är nytt med vårt arbete är att vi för första gången tittar på att tillämpa I-MacEtch-bearbetning på indium-gallium-fosfidmaterial. I-MacEtch är ett alternativ till två konventionella metoder och är en teknik som har använts i - men det material som har undersökts är ganska begränsat, "sade Parsian Mohseni, biträdande professor i mikrosystemteknik vid RIT:s Kate Gleason College of Engineering. Han är också chef för EINS -laboratoriet vid universitetet.

Krav på förbättrad datorbearbetningskraft har fått forskare att utforska både nya processer och andra material utöver kisel för att producera elektroniska komponenter, Mohseni förklarade. I-MacEtch-processen kombinerar fördelarna med två traditionella metoder-våtetsning och reaktiv jonetsning, eller REI. Indium-gallium-fosfid är ett av flera material som testas för att komplettera kisel som ett sätt att förbättra strömkapaciteten för halvledarbearbetning.

"Detta är ett mycket välkänt material och har tillämpningar inom elektronik- och solcellsindustrin, "sa han." Vi uppfinner inte hjulet igen; vi upprättar nya protokoll för att behandla befintligt material som är mer kostnadseffektivt, och en mer hållbar process. "

Halvledarenheter skapas på skivor genom en flerstegsprocess för att belägga, ta bort eller mönstra ledande material. Traditionella processer är våtetsning, där ett prov med blockerade aspekter nedsänks i ett syrabad för att avlägsna ämnen, och reaktiv jonetsning, där joner bombarderar exponerade ytor på skivan för att ändra dess kemiska egenskaper och ta bort material i de utsatta områdena. Båda har använts för att utveckla de invecklade elektroniska mönstren på kretsar och använda kisel som grund för denna typ av mönster. Förbättring av mönstermetoder med I-MacEtch kan innebära att man tillverkar komplexiteten hos olika fotoniska och elektroniska enheter.

Forskare och forskare av halvledartillverkning har använt MacEtch i stor utsträckning för bearbetning av kisel. På samma gång, bedömningar av andra material i III-V-sortimentet av enskilda element som kan leda till samma typ av tillverkning med liknande fördelar pågår. I sin forskning, Mohseni tittar också på olika legeringar av dessa III-V-material, nämligen de ternära legeringarna såsom indium-gallium-fosfid (InGaP).

Forskningen detaljerad i det kommande numret av American Chemical Society's Tillämpade material och gränssnitt journal lyfter fram hur nanofabrication-metoden tillämpades på InGaP och hur den kan påverka bearbetning av apparapplikationer och generering av högformatförhållanden och nanoskala halvledarfunktioner, sa Thomas Wilhelm, en doktorand inom mikrosystemteknik och första författare till uppsatsen. Den nya bearbetningsmetoden kan ha betydelse för utvecklingen av ordnade matriser med strukturer med hög bildförhållande såsom nanotrådar.

För solceller, målet är att minimera förhållandet mellan kostnad och effekt, och om det är möjligt att sänka kostnaden för att göra cellen, och öka effektiviteten, detta förbättrar enheten totalt sett. Utforska nya metoder för att tillverka det befintliga, relevanta material på ett sätt som möjliggör snabbare, billigare och mer kontrollerad bearbetning genom att kombinera fördelarna med våtetsning och RIE har varit i fokus för Mohsenis arbete. Den förbättrade processen innebär att undvika dyra, stor och tung, farliga bearbetningsmetoder.

"Vi använder en enkel bänkskiva och vi slutar med mycket liknande strukturer; faktiskt, man kan hävda att de har högre kvalitet än de strukturer som vi kan generera med RIE för en bråkdel av kostnaden och med mindre tid, färre steg genomgående, utan de högre temperaturförhållandena eller dyra instrumenteringarna, " han sa.