旧硅子学习新诀窍:具有异常磁性的原子架构硅金字塔

装配式Si金字塔

(a)宽和(b)制造的Si金字塔的放大图像。四个斜率对应于Si {111}小平面。信用:肯·哈特兰

来自奈良科学技术研究所的研究人员制作了具有特殊磁性的光滑铁涂层硅金字塔阵列。

UltsMALL集成电路已经彻底改变了移动电话,家电,汽车和其他日常生体。为了进一步小型化电子设备并实现高级功能,必须以三维可靠地制造电路。通过蚀刻成硅来实现超细3D形状控制是困难的,因为甚至原子尺度损伤均降低了器件性能。奈良科技学院(NAIST)的研究人员报告,在一项新的研究中看到水晶生长和设计,硅蚀刻成原子般光滑的金字塔形状。在这些硅金字塔上涂上一层薄薄的铁,赋予它们磁性,直到现在,这种磁性还只是理论上的。

纳斯研究员和研究员的高级作者Ken Hattori广泛发表在原子控制纳米技术领域。Hattori研究的重点是提高了基于硅技术的功能。

“硅是现代电子技术的主力,因为它可以作为半导体或绝缘体,而且它是一种丰富的元素。然而,未来的技术进步需要原子平滑的三维设备制造。”

ewald球体和互惠格子棒

代表埃瓦尔德球体和倒易晶格棒从金字塔表面,反射衍射图案的示意图。信用:肯·哈特兰

标准干刻蚀法和化学刻蚀法的结合是制备金字塔形硅纳米结构阵列的必要方法。到目前为止,原子光滑表面的制备一直是极具挑战性的。

“我们订购的等腰硅金字塔阵列均为相同,尺寸平面平面。我们通过低能量电子衍射模式和电子显微镜确认了这些发现,“艾达尔·伊瑞基夫研究的铅作者解释道。

将超薄 - 30纳米层沉积在硅上以赋予异常磁性。金字塔的原子级取向定义了定向 - 因此覆盖铁的性质。

“纳米丝的熨烫形状各向异性的外延生长。作为磁场的函数的磁化曲线是矩形形状的,但断点是由金字塔顶点的磁性涡流的不对称运动引起的,“哈托利解释。

研究人员发现,在平面铁涂层硅的类似实验中,曲线没有断裂点。其他研究人员理论上预测了金字塔形状的异常曲线,但纳斯特研究人员是第一个在真正纳米结构中显示它的曲线。

Irmikimov说:“我们的技术可以通过简单地调整衬底的形状来制造圆形磁阵列。”与诸如自旋电子学(通过电子的自旋而不是电荷来编码信息)等先进技术的整合,将大大加快3D电子的功能。

参考:“原子架构硅金字塔单晶结构支持外延材料生长和特征磁性”,艾尔多达·伊尔米卡米夫,Liliany N.Pamasi,Azusa N. Hatori,Takaaki Higashi,Shunta Takahashi,Emilia E. Hashamova,小倩Shi,Fangzhun Guo,Nobuyoshi Hosoito,AI I. Osaka,Hidekazu Tanaka和Ken Hattori,1月5日2021年,水晶生长和设计
DOI:10.1021 / ACS.CGD.0C01286

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