Les chercheurs produisent des réseaux de pyramides de silicium atomiquement lisses et recouvertes de fer avec des propriétés magnétiques inhabituelles


Le vieux silicium apprend de nouvelles astuces

(a) Largeur et (b) images agrandies des pyramides de Si fabriquées. Quatre pentes correspondent à des surfaces de facettes Si {111}. Crédit photo: Ken Hattori

circuits intégrés ultra-petits ont révolutionné les téléphones portables, les appareils électroménagers, les automobiles et d’autres technologies quotidiennes. Afin de miniaturiser davantage l’électronique et de permettre des fonctions étendues, les circuits doivent être fabriqués de manière fiable en trois dimensions. Il est difficile d’obtenir un contrôle de forme 3D ultra-fin par gravure sur car même un dommage à l’échelle atomique dégrade les performances de l’appareil. Des chercheurs du Nara Institute for Science and Technology (NAIST) ont publié une nouvelle étude dans Croissance et conception des cristaux dans lequel ils ont gravé du silicium pour prendre la forme de pyramides atomiquement lisses. Le revêtement de ces pyramides de silicium avec une fine couche de fer leur confère des magnétiques qui n’étaient auparavant que théoriques.

Le chercheur NAIST et auteur principal de l’étude, Ken Hattori, est très répandu dans le domaine de la nanotechnologie à contrôle atomique. L’un des objectifs de la recherche de Hattori est d’améliorer la fonctionnalité de la technologie à base de silicium.

«Le silicium est le cheval de bataille de l’électronique moderne car il peut agir comme un semi-conducteur ou un isolant, et c’est un élément riche. Cependant, les progrès technologiques futurs exigeront la fabrication atomiquement lisse de composants en trois dimensions», déclare Hattori.

Une combinaison de gravure sèche standard et de gravure chimique est nécessaire pour produire des réseaux de nanostructures de silicium pyramidales. Les surfaces atomiquement lisses étaient auparavant extrêmement difficiles à produire.

«Notre disposition ordonnée de pyramides de silicium isocèles était toutes de la même taille et avait des plans à facettes plats. Nous avons confirmé ces résultats en utilisant des diagrammes de diffraction électronique à basse énergie et la microscopie électronique», explique l’auteur principal de l’étude, Aydar Irmikimov.

Une couche de fer ultra-mince de 30 nanomètres a été déposée sur le silicium pour lui conférer des propriétés magnétiques inhabituelles. L’alignement atomique des pyramides définissait l’alignement et donc les propriétés du fer ci-dessus.

Le vieux silicium apprend de nouvelles astuces

Représentation schématique de la d’Ewald et des barres réciproques d’une surface pyramidale, qui reflètent des motifs de diffraction. Crédit photo: Ken Hattori

«La croissance épitaxiale du fer a permis l’anisotropie de forme du nanofilm. La courbe de l’aimantation en fonction du champ magnétique était rectangulaire, mais avec des fractures causées par le mouvement asymétrique du vortex magnétique lié à la pointe de la pyramide», explique Hattori.

Les chercheurs ont découvert que dans des expériences analogiques avec du silicium plat recouvert de fer, la courbe ne présentait aucune cassure. D’autres chercheurs ont théoriquement prédit la courbe anormale des formes pyramidales, mais les chercheurs du NAIST ont été les premiers à la montrer dans une nanostructure réelle.

«Notre technologie permet de créer un champ magnétique circulaire en ajustant simplement la forme du substrat», explique Irmikimov. L’intégration avec des technologies avancées telles que la spintronique, qui codent les informations par le spin plutôt que par la charge électrique d’un électron, accélérera considérablement la fonctionnalité de l’électronique 3D.


Les chercheurs utilisent un microscope à effet tunnel pour imager des surfaces latérales parfaitement lisses de cristaux de silicium 3D


Plus d’information:
Aydar Irmikimov et al., Structure monocristalline cristalline atomique de la pyramide de silicium, qui prend en charge la croissance épitaxiale du matériau et le magnétisme caractéristique, Croissance et conception des cristaux (2021). DOI: 10.1021 / acs.cgd.0c01286

Fourni par l’Institut des sciences et technologies de Nara

Citation: Des chercheurs fabriquent des tableaux de pyramides de silicium atomiquement lisses et de fer avec des propriétés magnétiques inhabituelles (2021, 6 janvier), publié le 6 janvier 2021 sur https://phys.org/news/2021-01-fabricate-arrays- enduit de fer atomiquement lisse.html

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