روشی جدید برای تولید انبوه الکترودهای نانوشکافی

محققان دانشگاه پنسیلوانیا روشی مطمئن و تکرارپذیر برای تولید موازی
الکترودهای چندنانوشکافی توسعه داده‌اند؛ این پیشرفت جدید برای تولید انبوه
قطعات الکترونیکی نانومقیاس ضروری می‌باشد.

چارلی جانسون استاد دانشکده فیزیک و اخترشناسی در پنسیلوانیا و همکارانش با
استفاده از روش مهاجرت الکتریکی کنترل شده توسط بازخورد (FCE) یک تکنیک تک‌مرحله‌ای
خودتعادلی ایجاد نمودند. آنها با استفاده از آرایه‌ای جدید از ساختارهای
نانومقیاس نشان دادند که فرایند متعادل خود تصحیح‌کننده‌ای اتفاق می‌افتد
که امکان مهاجرت الکتریکی همزمان نانوشکاف‌های زیر ۵ نانومتر را فراهم می‌آورد.
این نانوشکاف‌ها از طریق اعمال دقیق یک جریان الکتریکی به صورت کنترل شده
ایجاد می‌شوند؛ این جریان الکتریکی اتم‌های سیم فلزی را در طول فرایند
مهاجرت الکتریکی فشار می‌دهد.

در این مطالعه محققان تعادل خود به خودی و همزمان ۱۶ نانوشکاف را با
استفاده از ورقه‌های نازکی از طلا و بهره‌گیری از روش FCE که قبلاً در
پنسیلوانیا توسعه یافته بود، توصیف کرده‌اند. آنها با استفاده از لیتوگرافی
اشعه الکترونی آرایه‌هایی از اتصالات طلایی نازک ایجاد کردند که توسط مجار
باریکی به عرض کمتر از ۱۰۰ نانومتر به هم وصل بودند.

اعمال ولتاژ الکترون‌ها را مجبور ساخت تا از این مجاری باریک به سوی طلا
جریان پیدا کنند. به دلیل اینکه هر کدام از این مجاری در پاسخ به مهاجرت
الکتریکی باریک‌تر می‌شوند، این جریان الکتریکی با مقاومت بیشتری روبرو می‌شود.

هر قدر این مجاری باریک‌تر باشند، الکترون‌ها به سمت مجاری عریض‌تر دیگری
حرکت می‌کنند تا با مقاومت کمتری روبرو شوند.

این برهمکنش تعادلی این اطمینان را ایجاد می‌کند که مهاجرت الکتریکی همزمان
میان مجاری اتفاق می‌افتد. پس از چند دقیقه الکترون‌های اعمالی مجرا را
آنقدر باریک می‌کنند که یک شکاف به عرض تقریبی یک نانومتر و به صورتی
کاملاً یکنواخت در مقیاس اتمی ایجاد شود. از طریق بررسی بازخورد جریان
الکتریکی محققان می‌توانند اندازه نانوشکاف را تنظیم کنند.