Silicon giãn: Phương thức mới để đo lực căng tác động lên các chất bán dẫn

E-mail | Bản in | Lưu xem sau

Các kĩ sư và nhà vật lý học tại trường đại học Wisconsin-Madison đang nghiên cứu phát triển một phương pháp đo lực căng tác động lên các tấm film silicon mỏng thể làm nền tảng cho công nghệ điện tử nhạy và nhanh hơn.

Silicon là chất bán dẫn chuẩn công nghiệp sử dụng cho các thiết bị điện tử. Film silicon mỏng có thể là cơ sở cho công nghệ điện tử nhanh, nhạy. Từ lâu các nhà nghiên cứu đã biết rằng tạo ra lực ứng suất lên silicon có thể làm tăng tốc độ của thiết bị nhưng họ vẫn chưa hoàn toàn tìm ra lý do giải thích vì sao nó lại như vậy.

Phương pháp mới do nhóm nghiên cứu tại đại học Wisconsin-Madison do các giáo sư ngành khoa học và công nghệ vật liệu Max Lagally, Erwin W. Mueller và Bascom có thể giúp các nhà nghiên cứu trực tiếp đo lực căng (lực ứng suất) lên các cấu trúc điện tử silicon. Kết quả nghiên cứu của họ được đăng tải trên số báo trực tuyến ngày 10/10 của tạp chí Physical Review Letters và bản in giấy trên tạp chí này sớm ra mắt độc giả.

Silicon nén chuẩn có quá nhiều chỗ đứt gãy và sai sót làm cho việc đo lực ép không chính xác, do vậy nhóm nghiên cứu đã bắt đầu với công cụ màng chắn silicon nano được lắp ráp đặc biệt. Nhóm nghiên cứu có thể tạo ra một lực tương tự lên các tấm silicon cực mỏng và nhạy bén này.

Lagally nói;: “Hãy tưởng tượng bạn sẽ gắn một chiếc vành khung và một cái móc vào cả 4 góc của nó rồi kéo đều ra 4 góc như tấm bạt lò xo, nó sẽ giãn đều ra như thế.”

Kết quả là các nhà nghiên cứu đã tránh được các sai sót và các giao động gây khó khăn cho quá trình nghiên cứu silicon chịu ứng suất chuẩn. Công nghệ căng đều cho phép đo lực ứng suất lên các đặc tính điện tử.

Các nhà nghiên cứu tại trung tâm bức xạ Synchrotron của đại học W-Madison (SRC), đã dựa vào nguồn tia X mạnh cho phép họ đo các vùng năng lượng trong silicon chịu ứng suất. Để nghiên cứu mức năng lượng họ cần một nguồn tia X có bước sóng điều hướng được. SRC cũng lắp đặt một chiếc máy đơn sắc-công cụ cho phép lựa chọn một bước sóng chính xác làm cho kết quả nghiên cứu của họ trở thành một giải pháp năng lượng cao rất được quan tâm.

Bằng cách đo màng nano với các mức phần trăm lực ép khác nhau, các nhà nghiên cứu đã khẳng định được hướng và độ lớn của thay đổi trong các vùng năng lượng. Kết quả cũng đã làm sáng rõ thuyết phân kì và khám phá những đặc tính chưa từng được biết tới. Hiểu được những đặc tính đó và mức năng lượng gián đoạn trong vật liệu nén mới có khả năng dẫn đến những tiến bộ cho các công cụ điện tử nhanh và nhạy.

Khi áp dụng kĩ thuật này với màng nano silicon lắp ghép, nhóm nghiên cứu hi vọng sẽ được sử dụng tài nguyên của SRC phục vụ nghiên cứu sức căng trong các vật liệu bán dẫn khác cũng như đo đạc trên các vùng vật liệu nhỏ hơn để nghiên cứu hiệu ứng của sức căng khu biệt.

Lagally cho biết: “Khả năng tao ra màng bằng các các chất liệu khác nhau, tạo lực căng lên chúng và đo đạc chúng giúp các nhà khoa học xác định được cấu trúc vùng năng lượng phụ thuộc vào sức căng trong tất cả các vật liệu bán dẫn.”

( Cổng thông tin khoa học công nghệ tỉnh đồng Nai )