17 feb. 1999
3 minuten
Onderzoekers van het onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente hebben samen met ASML, TNO en de TU/e een methode ontwikkeld waarmee je 3D structuren in silicium kunt etsen. Deze structuren gedragen zich als fotonische kristallen – halfgeleiders voor licht – en maken het mogelijk om licht op allerlei nieuwe manieren te manipuleren. Je kunt er bijvoorbeeld licht mee ‘opsluiten’, of zones creëren waarin licht van specifieke golflengten onmogelijk kan doordringen.
De methode brengt de optische computer – een veel sneller type computer dat werkt met optische in plaats van elektronische bits – een stap dichterbij. De onderzoekers hebben hun methode beschreven in twee artikelen die binnenkort verschijnen in de wetenschappelijke vakbladen Advanced Functional Materials en Journal of Vacuum Science and Technology B.
De wet van Moore stelt dat het aantal transistoren op een computerchip elke twee jaar verdubbelt. Het wordt echter steeds moeilijker om transistoren nog verder te verkleinen, waardoor de wet van Moore met bestaande technologie niet veel langer houdbaar zal zijn. Eén manier om dit probleem op te lossen is door transistoren driedimensionaal (3D) te stapelen. Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben nu een methode ontwikkeld om 3D-structuren van silicium te maken. Deze structuren gedragen zich als halfgeleiders voor licht en maken het mogelijk om licht op allerlei verschillende manieren te manipuleren. Zo maken de structuren het bijvoorbeeld mogelijk om er licht in op te sluiten, of zones te creëren waarin licht van specifieke golflengten niet kan doordringen.
De methode om de structuren te produceren maakt gebruik van apparatuur die standaard bij fabrikanten van computerchips aanwezig is. Dit maakt dat de structuren in de praktijk eenvoudiger te produceren zijn en dat ze je kunt integreren met elektronische componenten op silicium chips.
Methode
De methode bestaat uit twee stappen. In de eerste stap worden miljoenen minuscule gaatjes geëtst in de bovenkant van een plak silicium. Deze gaatjes hebben een diameter van slechts 300 nanometer en een diepte van minder dan 8 micrometer en zijn met een optische microscoop net waar te nemen. De tweede stap was de vernieuwing en dus de lastigste. De plak werd gekanteld en op de zijkant van het silicium werden vervolgens op dezelfde manier miljoenen gaatjes geëtst. Om de gewenste structuur te krijgen moest de tweede structuur extreem nauwkeurig worden uitgelijnd ten opzichte van de eerste. de maximale afwijking mocht slechts 30 nanometer en een halve graad zijn. De 3D-structuren die zijn gemaakt hebben minuscule poriën die elkaar onder een hoek van 90 graden kruisen. Het materiaal heeft een vergelijkbare structuur als een diamantkristal, maar dan een factor 2000 uitvergroot.
Complex Photonic Systems
Het onderzoek is uitgevoerd binnen de vakgroep Complex Photonic Systems (COPS) en het onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente. Hierbij is nauw samengewerkt met onderzoekers van ASML, de Technische Universiteit Eindhoven en TNO. Het onderzoek is mede mogelijk gemaakt door NanoNed/STW, Stichting FOM en NWO.
[1] J.M. van den Broek, L.A. Woldering, R.W. Tjerkstra, F.B. Segerink, I.D. Setija, and W.L. Vos, Inverse woodpile photonic band gap crystals with a cubic diamond-like structure made from single crystalline silicon, Advanced Functional Materials http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201101101/abstract
[2] R.W. Tjerkstra, L.A. Woldering, J.M. van den Broek, F. Roozeboom, I.D. Setija, and W.L. Vos, A method to pattern etch masks in two inclined planes for three-dimensional nano- and microfabrication, Journal of Vacuum Science and Technology B (binnenkort online)
Anderen lazen ook
