Công nghệ mới giúp sản xuất chip nano hiệu quả hơn

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Bang North Carolina đã phát triển một phương pháp sản xuất linh kiện điện tử cỡ nano có thể thay đổi hoàn toàn ngành công nghiệp chế tạo chip.

Phương pháp này sử dụng kim loại lỏng có khả năng tự lắp ráp thành các cấu trúc chính xác và hiệu quả, mở ra tiềm năng sản xuất linh kiện điện tử với chi phí thấp và ít lỗi hơn so với các kỹ thuật truyền thống.

Cách thức hoạt động của phương pháp mới

Phương pháp này bắt đầu bằng việc sử dụng hợp kim Field, một hợp kim đặc biệt gồm indium, bismuth và thiếc. Khi kim loại lỏng này tiếp xúc với oxy, nó hình thành một lớp oxit mỏng trên bề mặt. Sau đó, một dung dịch ligand được đưa vào, kéo các ion kim loại ra khỏi lớp oxit này.

Nhờ vào tác dụng mao dẫn, các ion kim loại này tự động di chuyển qua các kênh trong khuôn và lắp ráp thành các cấu trúc có trật tự, tương tự như các sợi dây dẫn điện. Điểm đặc biệt của phương pháp này chính là tính đơn giản và hiệu quả trong việc tạo ra các cấu trúc linh kiện mà không cần nhiều bước chế tạo phức tạp như trong các phương pháp truyền thống.

Sản xuất chip truyền thống thường đòi hỏi hàng loạt các bước phức tạp và tốn kém, với nguy cơ tạo ra nhiều lỗi trong quá trình. Ngược lại, phương pháp kim loại lỏng này giúp tạo ra các cấu trúc đồng đều và chính xác chỉ qua một vài bước đơn giản, đồng thời giảm thiểu lãng phí. Khi các cấu trúc này được hình thành trong khuôn, chúng sẽ được nung nóng ở nhiệt độ 600 độ C, làm cho vật liệu này kết dính thành các dây bán dẫn vững chắc.

Sau đó, một lớp phủ graphene tự nhiên sẽ hình thành trên bề mặt các cấu trúc này, giúp tăng cường tính dẫn điện và ngăn ngừa sự xuống cấp của linh kiện theo thời gian.

Đến nay, các nhà nghiên cứu đã tạo ra các đi-ốt và transistor với đường kính dây chỉ khoảng 44 nanomet, đủ nhỏ để phục vụ cho các thiết bị điện tử tiên tiến. Lớp phủ graphene giúp cải thiện tính dẫn điện và có thể điều chỉnh các tính chất điện cho các ứng dụng như điện tử quang, mở rộng khả năng ứng dụng của linh kiện này trong nhiều lĩnh vực.

Điểm đặc biệt của phương pháp này là khả năng mở rộng quy mô. Bằng cách điều chỉnh kích thước khuôn, các nhà sản xuất có thể tạo ra hàng loạt linh kiện điện tử cỡ nano với chi phí thấp hơn rất nhiều so với phương pháp truyền thống. Mặc dù công nghệ này hiện tại chưa đạt đến độ phân giải ở cấp độ nguyên tử như các ông lớn trong ngành công nghiệp chip, như TSMC, nhưng với khả năng sản xuất hàng loạt và năng suất cao, phương pháp này có thể tạo ra bước đột phá trong ngành.

Khi nhu cầu về các linh kiện điện tử nhanh hơn, nhỏ hơn và hiệu quả hơn ngày càng tăng cao, phương pháp mới này có thể là chìa khóa giúp ngành công nghiệp điện tử đáp ứng những yêu cầu khắt khe của thị trường. Với khả năng sản xuất linh kiện cỡ nano với chi phí thấp và ít lỗi, công nghệ kim loại lỏng có thể sẽ là giải pháp giúp cải thiện hiệu quả và giảm chi phí trong việc sản xuất các linh kiện điện tử tiên tiến trong tương lai.