17 feb. 1999
2 minuten
Wetenschappers van de KU Leuven en imec hebben een nieuwe techniek ontwikkeld om microchips te isoleren. Ze maken daarbij gebruik van metaal-organische roosters, een nieuw type materialen met gestructureerde poriën op nanoschaal. Op termijn kan deze methode bijdragen tot de ontwikkeling van kleinere, krachtigere chips die minder energie verbruiken. Voor de verdere ontwikkeling ontvangt het onderzoeksteam een ERC Proof of Concept grant.
Het onderzoek is gepubliceerd in Nature.
Chips worden steeds kleiner en hun rekenkracht neemt toe. Anno 2019 kan een chip meer dan een miljard transistoren tellen. Die voortdurende verkleining brengt ook een aantal obstakels met zich mee. De schakelaars en draden zijn zo dicht opeengepakt dat er meer weerstand ontstaat en de chip meer energie verbruikt om signalen te versturen. Om de chip goed te laten functioneren is een isolerende stof nodig die de draden van elkaar scheidt en ervoor zorgt dat de elektrische signalen niet verstoord raken. Op nanometerschaal is dat echter een moeilijke opgave.
Nanoporeuze kristallen
Een studie onder leiding van KU Leuven-professor Rob Ameloot toont aan dat een nieuwe techniek de oplossing kan bieden. "Als isolerende stof gebruiken we metaal-organische roosters (Metal-Organic Frameworks, MOF). Dat zijn materialen die bestaan uit metaalionen en organische moleculen. Het vormt een kristal dat poreus is maar tegelijkertijd stevig."
Een onderzoeksteam is er voor het eerst in geslaagd om de MOF-isolatie toe te passen op elektronisch materiaal. Ze gebruiken daarvoor dampfasedepositie. Postdoc Mikhail Krishtab: "We plaatsen eerst een oxidelaag op het oppervlak, waarna we die laten reageren met damp van het organisch materiaal. Door die reactie zet het materiaal zich uit en worden de nanoporeuze kristallen gevormd.
"Het grote voordeel van deze methode is dat ze bottom-up werkt. We brengen eerst de oxidefilm aan en die zwelt vervolgens op tot een zeer poreus MOF-materiaal. Vergelijk het met een soufflé die uitzet in de oven en erg luchtig wordt. Het MOF-materiaal vormt een poreuze structuur en vult alle ruimtes tussen de geleiders. Zo weten we dat de isolatie compleet en homogeen is. Bij andere methodes die top-down werken, kunnen er altijd nog kleine lacunes in de isolatie zijn."
Perfectioneren
De onderzoekers krijgen een ERC Proof of Concept grant om de techniek te perfectioneren. Ameloot: "We moeten de afwerking nog verfijnen. Het oppervlak van de kristallen is nu nog onregelmatig. Om het materiaal te integreren in een chip, moeten we het oppervlak egaliseren."
Anderen lazen ook
