محققان دانشگاه هاروارد با همکاری محققان آلمانی در دانشگاه جنا، گوتینگن و برمِن، روش جدیدی برای ساخت مدارهای مجتمع الکترونیکی و فوتونیکی نانوسیمی توسعه داده‌اند. این مدارهای مجتمع ممکن است روزی برای تولید انبوه تجاری مناسب باشند.
مجتمع‌سازی مستقیم افزاره‌های نانوسیمی روی سیلیکون
محققان دانشگاه هاروارد با همکاری محققان آلمانی در دانشگاه جنا، گوتینگن و برمِن،
روش جدیدی برای ساخت مدارهای مجتمع الکترونیکی و فوتونیکی نانوسیمی توسعه داده‌اند.
این مدارهای مجتمع ممکن است روزی برای تولید انبوه تجاری مناسب باشند.
اگرچه نانوسیم‌های نیمه‌رسانا می‌توانند به‌آسانی با استفاده از روش‌های شیمیایی
ارزان در مقادیر زیاد تولید شوند؛ اما وجود راهبردهای کنترل‌شده و قابل اطمینان
برای آرایش آنها داخل مدارهای عملکردی، یک چالش اساسی به شمار می‌رود. این گروه
تحقیقاتی با ترکیب و یکپارچه کردن فناوری‌های اسپین– روی شیشه(استفاده‌شده در
ساخت مدارهای مجتمع سیلیکونی) و فوتولیتوگرافی(انتقال دادن الگوی یک مدار روی یک
بستر با نور)، روش ساختِ کم‌هزینه، تکرارپذیر و دارای قابلیت تولید انبوهی را برای
مجتمع‌سازی مستقیم افزاره‌های نانوسیمی روی بستر سیلیکونی، توسعه داده‌اند.
کاپاسو، یکی از این محققان، گفت:»به‌دلیل اینکه روش ساخت ما مستقل از آرایش هندسی
این نانوسیم‌ها روی بستر سیلیکونی است، همینک به فکر ترکیب کردن این فرایند با یکی
از چندین روشی هستیم که قبلاً برای مکان‌یابی و هم‌راستاسازی کنترل‌شده نانوسیم‌ها
روی مساحت‌های بزرگ توسعه داده شده‌اند. ما باور داریم که ترکیب این فرایندها به‌زودی
امکان کنترل دقیق و لازم برای مجتمع‌سازی مدارهای فوتونیکی نانوسیمی در یک مجموعه
ساخت استاندارد را فراهم خواهد کرد.
ساختار افزاره‌های نانوسیمی این گروه مبتنی بر یک هندسه ساندویچی است که در آن یک
نانوسیم بین بستر بسیار رسانا ـ که به‌عنوان یک تماس پایینی معمولی عمل می‌کند ـ و
یک تماس فلزی رویی قرار می‌گیرد و اسپین– روی شیشه به‌عنوان لایه‌ای فاصله‌انداز
عایق برای جلوگیری از اتصال کوتاه این تماس فلزی با بستر، استفاده می‌شود، همچنین
یک جریان می‌تواند به‌طور یکنواخت در امتداد طول این نانوسیم‌ها تزریق شود. این
افزاره‌ها با اعمال ولتاژ می‌توانند به‌عنوان دیودهای انتشاردهنده نور عمل کند و
رنگ نور آنها به‌وسیله نوع نانوسیم نیمه‌رسانای استفاده‌شده، تعیین می‌شود.
این گروه تحقیقاتی برای نشان دادن قابلیت مقیاس‌پذیری بالقوه این روش، با استفاده
از نانوسیم‌های اکسید روی نوع(n-Zno) n روی یک ویفر سیلیکونی نوع(p-Si) p، صدها
دیود انتشاردهنده نور ماورای بنفش نانومقیاس ساخت. نکته مهم‌تر این است که به‌دلیل
اینکه این نانوسیم می‌تواند از موادی ساخته شود که معمولاً در فوتونیک و الکترونیک
استفاده می‌شوند. آنها برای مجتمع‌سازی انتشار‌دهنده‌های کارآمد نور(از ماورای بنفش
تا مادون قرمز) با فناوری سیلیکون، بسیار نویدبخش هستند. این محققان همینک به دنبال
بهبود بهتر روش جدید خود برای حرکت به‌سمت مجتمع‌سازی مستقیم افزاره‌های نانوسیمی
روی تمام ویفرها هستند.
رونینگ، یکی دیگر از این محققان، گفت:«چنین پیشرفتی می‌تواند منجر به توسعه طبقه
کاملاً جدیدی از مدارهای مجتمع شود؛ مدارهای مجتمعی از قبیل آرایه‌های بزرگی از
لیزرهای نانومقیاس بسیار کوچک که می‌توانند به‌عنوان اتصالات داخلی نوری بسیار چگال
طراحی شوند یا برای حس‌کننده‌های شیمیایی روی– تراشه‌استفاده شوند.
این محققان اختراع خود را در آمریکا ثبت و نتایج کار خود را در مجله Nano Letters
منتشر کرده‌اند.
