आईबीएम ने 7 नैनोमीटर मील के पत्थर का उपयोग करके सबस्ट्रेट्स पर नैनोमैट्रीज लगाने के लिए ग्राफीन का उपयोग किया

नैनोमैटिरियल्स को बदलकर और प्रक्रिया को प्रभावित किए बिना केवल उपकरणों की कार्यक्षमता को बदला जा सकता है

क्वांटम डॉट्स (लाल), कार्बन नैनोट्यूब (ग्रे), और मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड नैनोसिहेट्स (ग्रे-व्हाइट) क्रमशः, कक्षा 0 डी, 1 डी और 2 डी नैनोमैटिरियल्स के प्रतिनिधि हैं, जिन्हें सहायक विद्युत क्षेत्र के साथ ग्राफीन पर आधारित प्लेसमेंट विधि का उपयोग करके बड़े पैमाने पर एकत्र किया जा सकता है। ।

चार साल पहले, आईबीएम ने घोषणा की कि वह अपने विशाल 7nm ​​और परे [7nm और परे] परियोजना के हिस्से के रूप में अगले पांच वर्षों में नैनोइलेक्ट्रॉनिक के भविष्य में $ 3 बिलियन का निवेश करने की योजना बना रहा था। कम से कम प्रमुख चिप निर्माताओं में से एक, GlobalFoundries 7nm प्रक्रिया की दीवार में भाग गया, और आईबीएम का उद्देश्य रासायनिक प्रदूषण के बिना कुछ स्थानों पर नैनोमैट्रीज़ रखने के लिए ग्राफीन का उपयोग करना है।

नेचर कम्युनिकेशंस नामक जर्नल में प्रकाशित एक अध्ययन बताता है कि कैसे आईबीएम वैज्ञानिकों ने पहली बार ग्रेफीन को इस तरह से विद्युतीकृत किया कि इसने 97% सटीकता के साथ नैनोमैटेरियल्स का पता लगाने में मदद की।

आईबीएम रिसर्च के ब्राजील के रिसर्च मैनेजर मटियास स्टाइनर ने कहा, "चूंकि यह विधि विभिन्न प्रकार के नैनोमैटिरियल्स के साथ काम करती है, इसलिए हम नैनोमैटिरियल्स के अद्वितीय भौतिक गुणों के आधार पर कार्यक्षमता के साथ एकीकृत उपकरणों की कल्पना करते हैं।" "हम एक चिप पर डिटेक्टरों और प्रकाश उत्सर्जक की कल्पना भी कर सकते हैं, जिसमें नैनोमीटर के ऑप्टिकल गुणों द्वारा निर्धारित एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य है।"

एक उदाहरण के रूप में, स्टीनर ने समझाया कि यदि आपको ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरण के वर्णक्रमीय गुणों को बदलने की आवश्यकता है, तो आप बस नैनोमैटेरियल्स को बदल सकते हैं, बाकी निर्माण प्रक्रिया को अपरिवर्तित छोड़ देंगे। अगर हम आगे भी इस पद्धति को विकसित करना जारी रखते हैं, तो असेंबली लाइन के कई पासों में अलग-अलग नैनोमीटरों को अलग-अलग जगहों पर इकट्ठा करना संभव होगा और एक ही समय में अलग-अलग फ्रीक्वेंसी विंडो में काम करने वाले लाइट डिटेक्टर बनाए जाएंगे। "

ब्राजील की शोध टीम के एक सदस्य माइकल इंगेल के अनुसार, इस प्रक्रिया को एक हाइब्रिड के रूप में वर्णित किया जा सकता है, जो टॉप-डाउन और बॉटम-अप दृष्टिकोणों को मिलाता है । कुछ साल पहले, आईबीएम ने इन हाइब्रिड प्रक्रियाओं में से एक बनाया, जो शीर्ष-डाउन विनिर्माण प्रौद्योगिकियों - जैसे लिथोग्राफी - के साथ-साथ नीचे-ऊपर प्रौद्योगिकियों के साथ जो स्वयं-विधानसभा के माध्यम से इलेक्ट्रॉनिक्स विकसित करते हैं।

इनगेल ने बताया कि हाइब्रिड प्रक्रिया में पहला कदम सीधे उस सब्सट्रेट पर ग्राफीन उगाना है, जिस पर नैनोमीटर को इकट्ठा किया जा रहा है। कंपनी के प्रदर्शन में सिलिकॉन कार्बाइड पर ग्राफीन का उपयोग किया गया था। इंगेल ने नोट किया कि अन्य सामग्रियों, जैसे तांबे पर, और फिर इसे छीलकर सिलिकॉन या सिलिकॉन ऑक्साइड के सब्सट्रेट पर रख सकते हैं।

अगला चरण स्थान निर्धारित करने के लिए ग्राफीन का नक़्क़ाशी है। यह बड़े पैमाने पर किया जाता है और इसे टॉप-डाउन टेक्नोलॉजी प्रक्रिया का हिस्सा माना जा सकता है।

तीसरा चरण बॉटम-अप तकनीक का उपयोग करता है, जिसमें शोधकर्ताओं ने बारी-बारी से नैनोमैट्री के घोल को एक साथ रखते हुए बारी-बारी से विद्युत क्षेत्र में ग्राफीन की परतें लगाईं। नेनोमैटेरियेट नीचे की ओर बढ़ता है और विपरीत ग्राफीन इलेक्ट्रोड के बीच होता है।

"तो ग्राफीन स्थान को निर्धारित करता है और विद्युत क्षेत्र और इसके निर्देशित विधानसभा के लिए नैनोमीटर को फंसाने वाले बल को उन्मुख करता है," इंगल ने कहा।

चौथे चरण में, ग्रेफीन इलेक्ट्रोड etched हैं और इलेक्ट्रॉनिक्स या ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों को एकीकृत करने के लिए अतिरिक्त विनिर्माण संचालन किया जाता है।

इससे पहले, सबसे उन्नत विधि धातु इलेक्ट्रोड का उपयोग थी, जो कि निकालना मुश्किल है और जो डिवाइस की दक्षता और एकीकरण क्षमता को सीमित करता है। "हम मानते हैं कि इस काम में सबसे बड़ी सफलता मिलीमीटर आकार के बहुत बड़े वर्गों पर नैनोमीटर-स्केल रिज़ॉल्यूशन के साथ और आसानी से हटाने योग्य इलेक्ट्रोड के साथ नैनोमीटर सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला के नीचे-ऊपर की व्यवस्था है," स्टाइनर ने कहा। "ग्राफीन इलेक्ट्रोड नैनोमीटर की उत्कृष्ट संरेखण और घनत्व प्रदान करते हैं, रसायनों के साथ बातचीत को सीमित करते हैं, और धातु लाइनों से बचते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बेहतर डिवाइस प्रदर्शन होता है।"

यह प्रक्रिया मूर के कानून को जल्दी से पूरा करने में मदद नहीं कर पाएगी। इनगेल के अनुसार, सबसे बड़ी समस्याओं में से एक, औद्योगिक उत्पादन में नैनोमीटर सामग्री का उपयोग है। "यह सब्सट्रेट विनिर्माण प्रक्रियाओं में उपयोग के लिए एक सहायक विद्युत क्षेत्र के साथ विधि को अपनाने के साथ-साथ दोहराए जाने वाले और सुसंगत परिणामों को प्राप्त करने के लिए नैनोमीटर सामग्री के मानकीकरण में प्रगति की आवश्यकता होगी," इंगल ने कहा।

हालांकि आईबीएम नैनोमीटर के मानकीकरण के मुद्दे को हल नहीं करेगा, लेकिन शोधकर्ताओं ने विभिन्न आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, एकीकृत सर्किट, जैसे कि इलेक्ट्रिक इनवर्टर या रिंग जनरेटर को संशोधित करने के लिए विभिन्न नैनोमीटर को एकीकृत करने, प्रौद्योगिकी पर काम करना जारी रखा है। शोधकर्ता प्रकाश उत्सर्जक और चिप डिटेक्टर भी विकसित कर रहे हैं, जिनके वर्णक्रमीय गुणों का उपयोग नैनोमीटर द्वारा निर्धारित किया जाता है।