211service.com
Liten Etch-a-Sketch
Det kan vara världens minsta Etch-a-Sketch. Forskare har visat en ny teknik som kan användas för att skapa omskrivbara logiska kretsar och tätare datorminne. Med hjälp av ett atomkraftmikroskop (AFM) kunde forskarna rita ledningar och prickar i nanostorlek som kunde raderas och skrivas upprepade gånger.
Små trådar: Med hjälp av nanoskalaspetsen på ett atomkraftmikroskop (AFM) kunde forskare rita små, elektriskt ledande banor i ett material tillverkat av två typiskt icke-ledande oxider. De raderade ledningarna med antingen AFM-spetsen eller en blåsljus.
Ledd av Jeremy Levy från University of Pittsburgh använde forskarna en AFM-spets som en penna, och ritade elektriskt ledande banor - som fungerar som metalltrådar - på ett speciellt material. Linjerna var så tunna som tre nanometer, vilket gör dem betydligt smalare än de linjer som kan ritas med elektronstrålelitografi - en av de mest exakta teknikerna för att etsa enheter av kisel.
Forskarna använde ett tvåskiktsmaterial utvecklat av Jochen Mannharts grupp vid universitetet i Ausberg i Tyskland. Basen är gjord av en strontiumtitanatkristall, med ett tunt lager av lantanaluminat ovanpå. Gränssnittet mellan de två materialen kan växlas från isolerande till ledande genom att applicera en spänning över gränssnittet.
Levy och Mannharts grupper samarbetade i ett projekt för att rita fina ledande linjer vid gränssnittet genom att sondera ytan av materialet med en AFM, som har en nanoskalaspets som kan applicera en spänning över ett litet område. Linjerna som grupperna drog var både fina och långa; deras längd begränsades endast av hur långt AFM-spetsen skulle skanna.
Levy och hans kollegor visade att omvändning av spänningen och dragning av AFM-spetsen över en tråd skar den av och bröt ledningen. Genom att mäta hur långt de var tvungna att dra spetsen för att klippa av tråden kunde de uppskatta trådens bredd. Att exponera materialet för blått ljus raderade också alla ledningar som dragits i materialet.
Det faktum att det är omskrivbart är väldigt viktigt, säger Harold Hwang vid University of Tokyo, i Japan, som inte var inblandad i den nya studien. I en konventionell halvledarenhet, när du väl har tillverkat enheten, är det det.
Att kunna rita dessa ledande mönster kan tillåta forskare att skapa kretsar som kan konfigureras om i farten, säger Levy. Forskarna visade också att ledningarna kanske skulle kunna fungera som transistorer. Även om det är svårt att föreställa sig att de konkurrerar direkt med de välutvecklade teknikerna för kiselchips, säger Levy, att tekniken kan användas för högdensitetsminne.
Genom att skicka en spänningspuls genom AFM-spetsen kunde vi skriva isolerade öar i mycket små skalor, i storleksordningen ett par nanometer, säger Levy. Det är ungefär 100 gånger högre densitet än vad du kan göra med magnetiska material, grunden för dagens datalagring.
Levy tycker att det är spännande att materialet kan bilda ledande ledningar och transistorer, och potentiellt lagra information. Vanligtvis görs dessa saker med olika material, helt olika plattformar. Men här är allt i samma material. Forskare har också haft viss framgång med att odla strontiumtitanat ovanpå kisel, säger Levy, så det kan vara möjligt att integrera det nya materialet med befintliga kiselchips.
Studien, som nyligen publicerades i Naturmaterial , fann att ledningarna och prickarna stannade i sitt tillstånd i minst 24 timmar. Levy tror att de kommer att hålla mycket längre och testar just nu denna teori.
Den typ av saker de gör med skanningssonderna i den här uppsatsen är relativt enkla, säger Stephen Streiffer från Argonne National Laboratory i Illinois. Han tillägger att forskare borde kunna använda uppsättningar av AFM-tips på dessa material för att rita flera ledningar och prickar samtidigt.