آلایش نانومقیاس با لایه‌های سطحی

فرایند تازه‌ای که بتواند با دقت نانومتری اتم‌های آلاینده را در مواد نیم‌رسانا قرار دهد می‌تواند تبدیل به یک فناوری بزرگ در مینیاتوری کردن میکروالکترونیک سیلیکونی شود. با کوچک‌‌‌ شدن اندازه ترانزیستورها، بحث مربوط به کنترل قابل اعتماد آلایش در آنها به ویژه در نواحی خروجی و چشمة بسیار کم‌عمق، بسیار مهم می‌شود.

کاشت یون و نفوذ منبع جامد، دو روش
استاندارد برای قرار دادن آلاینده‌ها در نیم‌رساناهاست، ولی در مقیاس‌های
کوچک، این روش‌ها دقت کافی برای قرار دادن دقیق آلاینده‌ها در مکان مورد
نظر را ندارند، همچنین روش کاشت یون باعث خرابی ‌بلور نیز می‌گردد. هم‌اکنون
گروهی از مهندسان برق دانشگاه کالیفرنیای برکلی، به رهبری علی جاوی روش
آلایش تازه‌ای بر اساس شیمی سطح ابداع کرده‌اند.

جاوی توضیح داد: “ما با استفاده از شیمی مربوط به سطح مواد بلوری و نیز
واکنش تک‌لایه، روش تازه‌ای برای آلایش کنترل‌شده نانومقیاسی در نیم‌رساناها
ابداع کرده‌ایم. آنها از مولکول‌های معرفِ حاوی آلاینده ـ که می‌توانند
لایه‌های نازک منظم را تشکیل داده و پیوند‌های کوالانسی روی سطح سیلیکون
ایجاد کنند‌ ـ استفاده کردند. این مولکول‌ها با گرم کردن سریع نمونه در
دماهای بالا وارد ساختار سیلیکون می‌شود.

با کنترل شرایط گرمادهی می‌توان عمق نفوذ این آلاینده‌ها را کنترل کرد. به
گفتة جاوی، این فرایند برای ساختار‌های مسطح و غیر مسطح(مثل نانوسیم‌ها)
قابل انجام است و می‌توان با طراحی مولکول‌های اولیه و شرایط پخت گرمایی،
غلظت و پروفیل آلاینده‌ها را به‌خوبی کنترل کرد.

این محققان ادعا می‌کنند که این روش جدید می‌تواند نیاز حیاتی به فناوری
دقیق آلایش نانومقیاس‌ـ که فارغ از محدودیت‌های روش‌های موجود باشد ـ را
برآورده کند.

جاوی ‌گفت:” این روش در بسترهای استاندارد سیلیکونی، سیلیکون روی عایق و
مواد نانوسیمی استفاده شده‌است و به‌راحتی می‌توان در سایر انواع بسترهای
نیم‌رسانا با شیمی سطحی مناسب به کار گرفته شود.

نتایج این تحقیق در مجلة Nat. Mater. منتشر شده‌است.