EO

Elektronicachips nu non-destructief te 'ontleden'

18 december 2019 om 13:19 uur

Drie structuren die aan het oppervlak goed lijken maar die binnenin totaal verschillen. Alleen 'A' heeft de gewenste inwendige structuur, terwijl 'B' een holte laat zien die tijdens de productie is ontstaan. Bij 'C' blijven de porien zelfs ondiep.

Wetenschappers van de UT en de European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) hebben een niet-destructieve methode ontdekt om diep in 3D nanostructuren te kijken. Deze ‘traceless X-ray tomography’ (TXT) biedt uitkomst voor bijvoorbeeld fotonica, elektronica-chips en geheugens.


De resultaten zijn gepubliceerd in ‘ACS Nano' van de American Chemical Society.


De huidige structuren voor bijvoorbeeld het manipuleren van licht zijn complexe bouwwerken op nanoschaal. Ook elektronicachips bestaan uit meerdere verdiepingen, met materiaallagen en verbindingen. Hoe weet de architect van zo'n nano-gebouw of het doet wat het moet doen? Door een microscoop zie je alleen de buitenkant, het oppervlak. Dieper binnenin de structuur kijken, kan tot nu toe alleen door ‘m in plakjes te zagen en die stuk voor stuk te onderzoeken. Het is duidelijk dat de functionaliteit daarbij verloren gaat. De nieuwe techniek maakt ook plakjes, maar dit zijn 2D afbeeldingen - zoals ook in de scanner in het ziekenhuis. Al deze beelden samen vormen een 3D beeld van het inwendige van de structuur.

 

Hoewel röntgentechnologie al lang in gebruik is, blijft het vaak nodig om het ‘sample' open te maken, om de gewenste diepte en het gewenste contrast te halen. De nieuwe traceless X-ray tomography (TXT) profiteert van een aanzienlijk hogere röntgen foton-energie, zodat het mogelijk is om in samples te kijken met een silicium dikte van meer dan een millimeter. Diana Grishina, eerste auteur van het paper: "Dit is een 20 keer grotere dikte dan met bestaande technieken. In de huidige nanotechnologie is de dikte ruim voldoende om afbeeldingen te maken dwars door de hele wafer waarop de nanostructuur is aangebracht. Alle silicium structuren blijven intact tijdens het scannen." Ook is het mogelijk om in te zoomen op een gewenst gebied.

 

2D beelden samenvoegen

In de experimenten is de röntgenstraling, met een foton-energie van 17 kilo electronvolt (keV), scherp gesteld tot een spotje van 23 nanometer bij 37 nanometer. De experimenten zijn gedaan bij de European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Grenoble. Het sample is steeds verschoven en geroteerd om, op elke diepte, een plakje te kunnen afbeelden. Het combineren van alle beelden tot een 3D-afbeeldingen vergt dan nog het nodige rekenwerk.

 

Krachtig gereedschap

Als voorbeeld hebben de onderzoekers een zogenaamd ‘fotonisch kristal' onderzocht, dat recent een doorbraak was in de wereld van de fotonica. In zo'n kristal is het mogelijk om licht naar je hand te zetten, zelfs tot op het niveau van een enkel foton. Het kristal dankt zijn functie aan vele diepe ‘poriën', die in twee richtingen in het silicium zijn geëtst en die kunnen werken als een gevangenis voor licht. Aan het oppervlak kunnen de goede en slechte samples er identiek uitzien, maar dat zegt niets over het inwendige. Zo ontdekten de onderzoekers kristallen die inwendig een lege ruimte hadden, en ook kristallen waarvan de geëtste poriën heel oppervlakkig waren gebleven zodat de gewenste functie nooit te bereiken is. Onderzoeksleider prof. Willem Vos: "Als het sample dat je hebt gemaakt, anders presteert dan je zou verwacht, kan TXT de oorzaak boven tafel halen. Het sample blijft dan gewoon beschikbaar voor verder onderzoek. Daarom is het een uniek en krachtig gereedschap om 3D structuren kritisch te beoordelen."

 

Gerelateerd nieuws

Kogelvrije polymeerblokjes

Kogelvrije polymeerblokjes

Onderzoekers van de Rice University Brown School of Engineering in Houston (VS) hebben kubussen van roosterpolymeer ontwikkeld die de kracht van een kogel en andere projectielen kunnen weerstaan.

En kwantumtransistoren maken we van... germanium!

En kwantumtransistoren maken we van... germanium!

Transistoren op basis van germanium kunnen berekeningen uitvoeren voor de toekomstige kwantumcomputer. Met deze ontdekking van het team van Menno Veldhorst (QuTech) staat de transistor, die sinds zijn uitvinding in de…

Het kruipen van zout beter begrepen

Het kruipen van zout beter begrepen

Als zout water verdampt kan het zout kristalliseren en over grote afstanden ‘kruipen’. Dit effect, dat grote problemen veroorzaakt in bijvoorbeeld elektronica buitenshuis, werd in detail onderzocht door een team van…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

28 januari 2020, Den Bosch

Productie Proces Automatisering event

Het Productie Proces Automatisering event richt zich op de productie- en procesindustrie, machinebouwers,...

28 januari 2020, D&F kantoor Breda

SIL & PL Specialist, machine safety met TÜV persoonscertificaat

28 jan, 04 feb, 18 feb, 03 mrt, 10 mrt en 24 mrt 2020 Examen: 31 maart 2020

30 januari 2020, Amsterdam

The Things Conference

Join The Things Conference to speed up your LoRaWAN development process.

Meer agendapunten »