Dioda Schottky skala nano dibuat melalui litografi adhesi
Semiconductor

Dioda Schottky skala nano dibuat melalui litografi adhesi


Elektroda nanogap planar diproduksi di atas wafer kaca menggunakan litografi adhesi. Kredit: Georgiadou et al.

Untuk membuat perangkat fotonik dan elektronik berskala nano, para insinyur membutuhkan elektroda yang terbuat dari logam asimetris yang dipisahkan oleh celah dalam skala panjang nanometer (nm). Sejauh ini, sebagian besar elektroda ini dibuat menggunakan teknik pola canggih, seperti litografi berkas elektron.

Meskipun litografi berkas elektron telah ditemukan untuk memungkinkan pola kesetiaan tinggi dalam elektroda logam asimetris, litografi juga dilengkapi dengan sejumlah keterbatasan. Misalnya, biasanya sangat sulit untuk diterapkan pada skala yang lebih besar, karena hanya dapat memproses sejumlah item secara bersamaan dan hanya efektif pada beberapa bahan.

Para peneliti di King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) dan Imperial College London memperkenalkan metode alternatif yang berpotensi digunakan untuk membuat elektroda nanogap asimetris dalam skala besar. Baru-baru ini, mereka menggunakan teknik ini, pertama kali dipresentasikan beberapa tahun lalu dalam makalah yang diterbitkan di Komunikasi Alam, untuk membuat perangkat elektroda nanogap.

“Studi terbaru kami didasarkan pada penemuan kebetulan yang dibuat kelompok saya pada tahun 2014; bahwa metode (yaitu, litografi-adhesi atau ‘a-Lith’) yang dapat digunakan untuk membuat pola dua elektroda yang terbuat dari logam yang sama atau berbeda kurang dari 15 nm terpisah satu sama lain, “Thomas D. Anthopoulos, peneliti utama yang melakukan penelitian, mengatakan kepada TechXplore. “Meskipun minat awal kami adalah untuk membuat transistor gerbang selaras sendiri, kami segera menyadari bahwa elektroda selaras sendiri dipisahkan oleh jarak kecil (yaitu, nanogap yang

Metode fabrikasi yang dibuat oleh Anthopoulos dan rekan-rekannya tidak memerlukan alat yang sangat canggih dan juga dapat diterapkan pada sebagian besar bahan menggunakan peralatan litograf tradisional. Selain itu, dapat mencapai hasil yang baik tanpa harus menggunakan teknik pola tambahan dan biasanya mahal seperti litografi berkas elektron.

Ketika mereka pertama kali mulai menguji metode mereka sekitar setengah dekade yang lalu, para peneliti terutama menggunakannya untuk membuat perangkat nanogap optoelektronik organik. Namun, mereka segera menyadari bahwa itu juga memungkinkan bahan anorganik, seperti ZnO, untuk disimpan di dalam nanogap menggunakan larutan prekursor.

Dalam studi terbaru mereka, Anthopoulos dan rekan-rekannya menggunakan teknik a-Lith mereka untuk membuat dioda ZnO Schottky yang diproses solusi yang dapat beroperasi pada gelombang mikro dan gelombang milimeter. Untuk membuat dioda ini, mereka menggunakan a-Lith skala wafer untuk membuat pola dua elektroda logam asimetris, memisahkannya dengan jarak sekitar 15 nm. Akhirnya, mereka menyelesaikannya dengan menyimpan lapisan ZnO di substrat perangkat.

“Fakta bahwa a-Lith memungkinkan dua logam yang berbeda untuk disejajarkan begitu dekat satu sama lain, memungkinkan kami untuk menyetel sifat dua kontak logam-ZnO secara individual membuat satu Ohmic dan yang lainnya -15 nm jauh- memperbaiki sehingga keseluruhan planar perangkat berperilaku seperti dioda (yaitu, perangkat yang memungkinkan aliran arus hanya dalam satu arah), “kata Anthopoulos. “Dimensi skala nano dari parameter perangkat kritis ini adalah alasan untuk karakteristik operasi yang luar biasa dari dioda planar ZnO Schottky kami.”

Proses fabrikasi a-Lith cukup sederhana dan dengan demikian dapat lebih mudah diterapkan dalam skala besar. Ini juga tidak memerlukan kontrol yang tepat dari parameter deposisi, yang biasanya diperlukan saat membuat dioda tipe vertikal konvensional.

“Dioda kami dapat dengan mudah dibuat di atas area substrat yang luas (kaca, silikon atau bahkan polimer) menggunakan litografi konvensional yang dikombinasikan dengan beberapa langkah pemrosesan utama,” kata Anthopoulos. “Langkah-langkah ini memungkinkan pembentukan nanogap antara dua elektroda logam yang tumpang tindih, setelah pengelupasan mekanis dari lapisan perekat yang kami terapkan di atas dua elektroda logam. Setelah elektroda nanogap asimetris terbentuk, larutan prekursor ZnO atau Al-doped ZnO diendapkan di atas melalui spin coating, diikuti oleh langkah anil termal akhir di udara. “

Dioda yang dibuat oleh Anthopoulos menunjukkan frekuensi cut-off intrinsik maksimum 100 GHz. Selain itu, para peneliti mengintegrasikannya dengan komponen elektronik pasif lainnya untuk membuat sirkuit pemanen energi frekuensi radio dan menemukan bahwa sirkuit ini mencapai tegangan output masing-masing 600 mV dan 260 mV pada 2,45 GHz dan 10 GHz.

“Metode a-Lith berfungsi sebagai contoh yang kuat tentang bagaimana teknik bottom-up yang dapat diskalakan dapat dikombinasikan secara cerdik dengan metode top-down yang mapan untuk menghasilkan paradigma pemrosesan inovatif yang menawarkan keunggulan unik dibandingkan teknologi manufaktur tradisional,” kata Anthopoulos. “Dioda ZnO kami menunjukkan, untuk pertama kalinya, bagaimana paradigma pemrosesan kami dapat menghasilkan perangkat yang dapat beroperasi pada frekuensi yang sebelumnya tidak terbayangkan untuk perangkat elektronik area luas yang diproses solusi, terutama untuk ekosistem perangkat internet of things (IoT).”

Desain dan proses fabrikasi yang sama yang digunakan untuk membuat dioda Schottky ini juga secara teoritis dapat diterapkan pada pengembangan komponen sirkuit lainnya, termasuk resistor dan kapasitor. Di masa depan, studi ini dapat membuka jalan menuju pengembangan dan manufaktur skala besar dari banyak perangkat, serta sirkuit frekuensi radio (RF) monolitik tanpa memerlukan proses integrasi komponen heterogen yang mahal dan seringkali tidak dapat diandalkan.

“Saya merasa bahwa pekerjaan kami menjembatani dunia elektronik RF tradisional dengan bidang elektronik cetak area luas yang sedang berkembang dan memiliki potensi untuk mengaktifkan sejumlah aplikasi baru,” kata Anthopoulos. “Kami sekarang mengerjakan sejumlah proyek yang memanfaatkan teknologi nanogap kami, termasuk pengembangan teknik nanolitografi yang ditingkatkan dan sangat skalabel yang menawarkan resolusi yang lebih baik sekaligus lebih sederhana untuk diterapkan dan optoelektronik inovatif, sensor dan perangkat pemanen / pembangkit energi. Masa depan jelas cerah untuk nanogaps kami yang berukuran besar namun kecil. ”


Litografi resolusi tinggi untuk film tipis nanopori


Informasi lebih lanjut:
Dimitra G. Georgiadou dkk. Dioda Schottky zinc oxide 100 GHz diproses dari larutan pada skala wafer, Nature Electronics (2020). DOI: 10.1038 / s41928-020-00484-7

David J. Beesley dkk. Pola sub-15-nm dari elektroda logam asimetris dan perangkat dengan litografi adhesi, Komunikasi Alam (2014). DOI: 10.1038 / ncomms4933

© 2020 Science X Network

Kutipan: Dioda Schottky skala nano yang dibuat melalui litografi adhesi (2020, 19 November) diakses 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-11-nanoscale-schottky-diodes-fabricated-adhesion.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : http://54.248.59.145/