Küresel teknoloji rekabetinin kalbi olan yarı iletken sektöründe, üretim tekniklerini kökten değiştirebilecek yeni bir bilimsel başarıya imza atıldı. Hefei'deki Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Şanghay Teknoloji Üniversitesi ve ABD'deki Purdue Üniversitesi'nin ortak çalışmasıyla geliştirilen yeni yöntem, çip üretiminde kullanılan hassas malzemelerin zarar görmeden işlenmesini sağlıyor.
Nature dergisinde yayımlanan araştırmaya göre, bu yeni yaklaşım, günümüzün baskın üretim teknolojisi olan litografinin temel zayıflıklarını ortadan kaldırmayı hedefliyor.
LİTOGRAFİNİN 'SERT' MÜDAHALESİNE SON
Modern çip üretiminde kullanılan standart litografi yönteminde, lazerler yüzeye dikey olarak vurarak devre desenlerini aşındırır. Ancak bu işlem, özellikle ‘kurşun halojenür perovskitler’ gibi yeni nesil, yumuşak ve kimyasal olarak kararsız malzemelerde kontrolsüz hasara yol açabiliyordu. Bu durum, olağanüstü optoelektronik performans sunma potansiyeli taşıyan bu malzemelerin endüstriyel kullanımını sınırlıyordu.
Uluslararası ekip, bu yapısal sorunu çözmek için dışarıdan lazer veya kimyasal kullanmak yerine, malzemenin kendi iç dinamiklerini kullanan daha ‘nazik’ bir yöntem geliştirdi.
KAYADAKİ FAY HATTI GİBİ: KENDİLİĞİNDEN AŞINDIRMA
Geliştirilen ‘kendiliğinden aşındırma’ tekniği, dışarıdan zorla kesim yapmak yerine, bir perovskit kristalinin büyümesi sırasında doğal olarak oluşan iç gerilimden yararlanıyor. Araştırmacılar bu süreci, ‘bir kayada gizli bir fay hattını kullanarak hassas ve kontrollü kırılmaları yönlendirmeye’ benzetiyor.
Bu sayede, malzemenin içinde doğrudan kontrollü yanal mikro yapılar oluşturulabiliyor. Ekip, bu yaklaşımı kullanarak rengi ve parlaklığı hassas bir şekilde ayarlanabilen piksel benzeri birimler üretmeyi başardı.
PAHALI EKİPMANLARA BAĞIMLILIK AZALABİLİR
Sektör uzmanlarına göre mevcut üretim süreçleri, son derece pahalı olan ‘Aşırı Ultraviyole’ (EUV) litografi sistemlerine ve gelişmiş aşındırma araçlarına bağımlı durumda. Üreticiler daha küçük ve karmaşık mimarilere yöneldikçe bu bağımlılık bir darboğaz yaratıyor.
Yeni yöntem ise bu karmaşık ve pahalı ekipmanlara olan ihtiyacı, özellikle hassas malzemeler özelinde ortadan kaldırma potansiyeli taşıyor.
YENİ NESİL EKRANLAR İÇİN TASARIM YOLU
Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden malzeme bilimcisi ve çalışmanın baş yazarı Zhang Shuchen, buluşun önemini şu sözlerle vurguladı: "Bu çalışma, yüksek performanslı ışık yayan diyotlar (LED) ve ekran cihazları için yeni bir malzeme platformu ve tasarım yolu oluşturuyor."
Bu teknolojik atılımın, her biri kendi ışık yayma davranışına sahip farklı bölgelerden oluşan tek kristal levhaların üretimine imkan tanıyarak, daha verimli optoelektronik cihazların ticarileşmesini hızlandırması bekleniyor.
