Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) v Nemecku skúma nové nanomateriály pre polovodičovú technológiu v troch spoločných projektoch EÚ. Cieľom je presne určiť vlastnosti materiálov a tým výrazne zlepšiť výkonovú kvalitu mikročipov.

Mikro- a nanoelektronika je kľúčovou technológiou a používa sa v mnohých oblastiach – od nabíjacích staníc pre elektrické vozidlá, smartfóny a počítače až po medicínske technológie. S narastajúcou miniaturizáciou čipov sa nanomateriály a tenké filmy dostávajú viac do centra pozornosti výrobných spoločností. Stále však chýbajú vhodné meracie metódy na spoľahlivé určenie kvality týchto materiálov a ich plný potenciál tak zostáva nevyužitý.

Tu prichádza na rad výskum BAM. Ako uviedol Andreas Hertwig, vedúci troch projektov v BAM: „Prevádzkujeme jedno z popredných európskych výskumných laboratórií pre spektroskopické a optické metódy v nanoúrovni. Jedinečné je, že kombinujeme rôzne zobrazovacie metódy, aby sme presne charakterizovali nanomateriály. Dokážeme napríklad merať elektronické a optické vlastnosti alebo správanie materiálov v extrémnych podmienkach.“

V projekte PowerElec sa študujú polovodiče so širokým pásmovým odstupom. Poskytujú nižšie energetické straty pri vyššom výkone. Elektronické zariadenia, ktoré využívajú tieto nové materiály, majú nižšiu spotrebu energie a zároveň môžu byť skonštruované menšie a ľahšie ako doteraz. To je dôležité napríklad pre e-mobilitu a dodávku obnoviteľnej energie do elektrickej siete. Výhody týchto materiálov sa však v súčasnosti nedajú využiť z dôvodu ich náchylnosti na defekty. Cieľom projektu PowerElec je vyvinúť meracie techniky, ktoré dokážu odhaliť prípadné chyby už počas výroby.

Nové technológie ako autonómne riadenie a virtuálna realita závisia od rýchlych mikročipov. Inovatívne procesy s extrémnym ultrafialovým svetlom (EUV) alebo tenkými vrstvami by mali umožniť výkonnejšie, energeticky efektívnejšie a cenovo výhodnejšie čipy. Ich optické vlastnosti sa však zvyčajne ťažko merajú, a preto často nie sú presne známe. Cieľom projektu ATMOC je využiť spektroskopické metódy na optickú charakterizáciu nanopovlakov a vyvinúť pre ne sledovateľné meracie metódy. BAM bude na tento účel kombinovať meracie metódy s vysokým priestorovým rozlíšením a širokým spektrálnym rozsahom.

A napokon, kľúčovú úlohu v technológii čipov zohráva aj elektrická vodivosť – čím je vyššia, tým je zariadenie výkonnejšie a energeticky efektívnejšie. Projekt ELENA sa zameriava na nové nanomateriály a procesy, ktoré zvyšujú elektrické vlastnosti polovodičov. Najdôležitejšie z týchto vlastností sú vodivosť a permitivita, čo je polarizácia v elektrickom poli. Spoľahlivá charakterizácia týchto vlastností v nanoúrovni však bola doteraz nákladná, zložitá a často nespoľahlivá, keďže merania sa vykonávajú rôznymi prístrojmi. Cieľom projektu je, aby boli takéto merania po prvýkrát vysledovateľné. Na tento účel sa tím zameriava na vývoj lacných nástrojov na mikroskopovanie so skenovacou sondou a referenčných štandardov, ako aj robustných kalibračných metód a pokynov pre vedeckú prax.

Tieto tri výskumné projekty financuje Európska únia v rámci Európskeho metrologického programu pre inovácie a výskum (EMPIR) z prostriedkov programu Horizont 2020 pre výskum a inovácie.

Zdroj: https://sciencebusiness.net; https://www.bam.de, zverejnené: 8. 4. 2022, autor: rpa