Olağandışı Manyetik Özelliklere Sahip Atomik Mimariye Sahip Silikon Piramitler

Nara Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar, sıradışı manyetik özelliklere sahip, atomik olarak pürüzsüz, demir kaplı silikon piramitlerden oluşan diziler üretti.

Ultrasmall entegre devreler cep telefonlarında, ev aletlerinde, arabalarda ve diğer günlük teknolojilerde devrim yarattı. Elektroniği daha da küçültmek ve gelişmiş işlevleri etkinleştirmek için devrelerin üç boyutlu olarak güvenilir bir şekilde imal edilmesi gerekir. Silikon içine aşındırarak ultra ince 3 boyutlu şekil kontrolü elde etmek zordur çünkü atomik ölçekli hasar bile cihaz performansını düşürür. Nara Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki (NAIST) araştırmacılar, yeni bir çalışmada Kristal Büyüme ve Tasarım, silikon atomik olarak pürüzsüz piramitlerin şeklini alması için kazınmış. Bu silikon piramitleri ince bir demir tabakasıyla kaplamak, şimdiye kadar sadece teorik olan manyetik özellikler kazandırır.

NAIST araştırmacısı ve çalışmanın kıdemli yazarı Ken Hattori, atomik kontrollü nanoteknoloji alanında yaygın olarak yayınlanmaktadır. Hattori’nin araştırmasının odak noktalarından biri, silikon tabanlı teknolojinin işlevselliğini iyileştirmektir.

“Silikon, modern elektroniğin en önemli unsurudur çünkü yarı iletken veya yalıtkan olarak hareket edebilir ve bol miktarda bulunan bir elementtir. Ancak, gelecekteki teknolojik gelişmeler, üç boyutta atomik olarak pürüzsüz cihaz imalatını gerektiriyor ”diyor Hattori.

Ewald Küre ve Karşılıklı Kafes Çubuklar

Kırınım desenlerini yansıtan, bir piramit yüzeyinden Ewald küresini ve karşılıklı kafes çubuklarını temsil eden şemalar. Kredi bilgileri: Ken Hattori

Piramit şeklindeki silikon nanoyapı dizilerini imal etmek için standart kuru aşındırma ve kimyasal aşındırmanın bir kombinasyonu gereklidir. Şimdiye kadar, atomik olarak pürüzsüz yüzeylerin hazırlanması son derece zordu.

“Sıralı ikizkenar silikon piramit dizimizin hepsi aynı boyuttaydı ve düz yüzey düzlemlerine sahipti. Bu bulguları düşük enerjili elektron kırınım modelleri ve elektron mikroskobu ile doğruladık, ”diye açıklıyor çalışmanın baş yazarı Aydar Irmikimov.

Olağandışı manyetik özellikler kazandırmak için silikonun üzerine ultra ince (30 nanometre) bir demir tabakası yerleştirildi. Piramitlerin atom düzeyinde yönelimi, üst üste binen demirin yönünü ve dolayısıyla özelliklerini tanımladı.

“Demirin epitaksiyel büyümesi, nanofilmin şekil anizotropisini sağladı. Manyetik alanın bir fonksiyonu olarak mıknatıslanma eğrisi dikdörtgen şeklindeydi ancak piramit tepesine bağlanan manyetik girdabın asimetrik hareketinin neden olduğu kırılma noktalarına sahipti, ”diye açıklıyor Hattori.

Araştırmacılar, düzlemsel demir kaplı silikon üzerinde yapılan benzer deneylerde eğrinin kırılma noktalarına sahip olmadığını buldular. Diğer araştırmacılar, piramit şekilleri için anormal eğriyi teorik olarak tahmin ettiler, ancak NAIST araştırmacıları bunu gerçek bir nanoyapıda gösteren ilk kişiler.

Irmikimov, “Teknolojimiz, sadece alt tabakanın şeklini ayarlayarak dairesel bir manyetik dizinin üretimini mümkün kılacak” diyor. Bilgiyi bir elektronun elektrik yükü yerine dönüşüyle ​​kodlayan spintronics gibi gelişmiş teknolojilere entegrasyon, 3B elektroniklerin işlevselliğini önemli ölçüde hızlandıracaktır.