Immagine al microscopio ottico Dark –field (100X) di motivi complessi ottenuti attraverso la tecnica di dewetting. Ogni motivo si estende per circa 5 micron. (Foto via Cnr) / Dark-field optical microscope (100X) of complex motifs obtained through the dewetting technique. Each reason stretches for about 5 microns
Uno studio ha rivelato come la formazione di goccioline sulla superficie di alcuni materiali a seguito di un riscaldamento possa essere utilizzata per sviluppare tecniche litografiche su larga scala a basso costo. La ricerca, che apre nuove prospettive nel campo della nanoelettonica, è pubblicata su Science Advances.
“L’opportunità di creare delle particelle di silicio di piccola taglia con controllo di forma e densità attraverso un processo semplice apre la possibilità di implementare meta-superfici dielettriche, cioè superfici che possono essere sedi di campi elettromagnetici, in maniera semplice, economica e su larga scala”. A parlare è Monica Bollani, ricercatrice presso l’Istituto di fotonica e nanotecnologie del Consiglio nazionale delle ricerche (Ifn-Cnr) di Milano, che insieme al suo gruppo di ricerca ha scoperto, con uno studio pubblicato sulla rivista Science Advances, come manipolare la riflettività del silicio semplicemente variandone la temperatura.
“Molti materiali che compongono dispositivi elettronici sono strutturalmente composti da sottili strati posti l’uno sopra l’altro a formare un insieme che a occhio nudo appare omogeneo. Quando vengono scaldati, questi materiali hanno la tendenza a rompersi in piccole goccioline, di dimensione variabile e posizione casuale”, prosegue Bollani. “Fino ad ora questo effetto era stato considerato negativo per la costruzione di dispositivi elettronici e i contatti elettrici al loro interno, ma il nostro studio è partito da questo ‘difetto’ per arrivare a una nuova scoperta”.
I ricercatori hanno utilizzato ossido di silicio che, scaldato in ultra-vuoto a temperature intorno ai settecento gradi centigradi, permette di osservare il fenomeno descritto. La novità consiste nel preciso controllo della forma che le goccioline di silicio prenderanno. “Dopo la loro apparizione sulla superficie, le goccioline si incanalano in micro scanalature precedentemente incise sul campione, guidando la formazione di nano-architetture estremamente complesse con un meccanismo molto semplice”, aggiunge la ricercatrice dell’Ifn-Cnr. “Così manipolate consentiranno di cambiare le proprietà del materiale sul quale si formano, ad esempio modificando il modo in cui la luce incide sul campione, rendendolo anti-riflettente o perfettamente riflettente a seconda delle condizioni. Ad esempio, potremmo scegliere un design litografico specifico per ottenere un’architettura complessa da impiegare per la costruzione di nano-circuiti elettronici o per regolare la porosità di un materiale”.
I complessi disegni ottenuti sono stati anche utilizzati come calco e trasferiti in altri materiali non altrettanto versatili. “L’importanza di questi risultati risiede nella grande precisione, estensione e riproducibilità deterministica con la quale le nano-strutture sono create”, conclude Monica Bollani. “Queste tecniche litografiche potranno essere utilizzate su larga scala, ad esempio, nella micro-elettronica o nella fotonica, con il vantaggio di poter essere prodotte a basso costo”.
ENGLISH
A study revealed that the formation of droplets on the surface of some materials as a result of heating can be used to develop low-cost large-scale lithographic techniques. Research, which opens new perspectives in nanoelectronics, is published on Science Advances.
"The opportunity to create small size silicon particles with form and density control through a simple process opens the possibility of implementing meta-dielectric surfaces, ie surfaces that can be electromagnetic fields, in a simple, cheap way, and large scale". Speaking is Monica Bollani, a researcher at the National Research Council (Ifn-Cnr) in Milan at the Photonics and Nanotechnology Institute, who, together with her research team, discovered, with a study published in the Science Advances magazine, how to manipulate silicon reflectivity simply by varying its temperature.
"Many materials that make up electronic devices are structurally composed of thin layers placed over each other to form a set that appears naked with a naked eye. When heated, these materials tend to break in small droplets, with variable size and random position, "continues Bollani. "So far, this effect has been considered negative for the construction of electronic devices and electrical contacts inside them, but our study started from this 'defect' to arrive at a new discovery."
The researchers used silicon oxide, which was heated in ultra-vacuum at temperatures around seven hundred degrees centigrade, allows to observe the described phenomenon. The novelty consists in the precise control of the shape the silicon droplets will take. "After their appearance on the surface, the droplets are channeled into micro-grooves previously engraved on the sample, guiding the formation of extremely complex nano-architectures with a very simple mechanism," adds the researcher of the ICN-Cnr. "So manipulated will allow you to change the properties of the material on which they are formed, for example by modifying the way the light affects the sample, making it anti-reflective or perfectly reflective according to conditions. For example, we could choose a specific lithographic design to get a complex architecture to be used for building nano-circuits or adjusting the porosity of a material. "
The complex designs obtained were also used as calcium and transferred to other non-versatile materials. "The importance of these results lies in the great precision, extension and deterministic reproducibility with which nano-structures are created," concludes Monica Bollani. "These lithographic techniques can be used on a large scale, for example, in micro-electronics or photonics, with the advantage of being able to be produced at low cost."
Da:
https://www.galileonet.it/2017/11/studio-cnr-riflettivita-silicio/?utm_campaign=Newsatme&utm_content=Come%2Bmanipolare%2Bil%2Bsilicio%2Bper%2Bla%2Bnanoelettronica%2Bdel%2Bfuturo&utm_medium=news%40me&utm_source=mail%2Balert
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