۱۱ سپتامبر ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: نیتیکا والتر-یک ویفر سیلیکونی ۱۰ سانتی‌متری با الگوهای قابل مشاهده بزرگ که با استفاده از لیتوگرافی B-EUV ایجاد شده است.شینپی ژو/دانشگاه جانز هاپکینز
محققان جانز هاپکینز از مواد جدید و فرآیندی رونمایی کرده‌اند که می‌تواند مرزهای تولید میکروچیپ را جابجا کند. کار آنها نویدبخش تراشه‌های کوچکتر، سریع‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تری است که در همه چیز از تلفن‌های هوشمند گرفته تا هواپیماها استفاده می‌شوند.
این تیم روشی را برای ایجاد مدارهایی آنقدر کوچک که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند، توسعه داده است. این فرآیند دقیق و در عین حال اقتصادی است و مسیری مناسب برای تولید در مقیاس بزرگ ارائه می‌دهد.
مایکل تساپاتسیس، استاد برجسته مهندسی شیمی و بیومولکولی بلومبرگ در دانشگاه جان هاپکینز، گفت: «شرکت‌ها نقشه راه خود را برای جایگاهی که می‌خواهند در ۱۰ تا ۲۰ سال آینده و پس از آن داشته باشند، دارند. یکی از موانع، یافتن فرآیندی برای ساخت ویژگی‌های کوچکتر در خط تولید بوده است که در آن مواد را به سرعت و با دقت مطلق تابش می‌دهید تا فرآیند اقتصادی شود.»
تسپاتسیس توضیح داد که لیزرهای پیشرفته مورد نیاز برای چاپ چنین قالب‌های کوچکی از قبل وجود دارند، اما چالش، یافتن مواد و فرآیندهایی بوده است که بتوانند میکروچیپ‌های هرچه کوچکتر را مدیریت کنند.
میکروچیپ‌ها قطعات سیلیکونی مسطح با مدارهای تعبیه شده هستند که عملکردهای اساسی را انجام می‌دهند. تولیدکنندگان ویفرهای سیلیکونی را با ماده‌ای حساس به تابش به نام «رزیست» می‌پوشانند. هنگامی که پرتوی تابش به رزیست برخورد می‌کند، یک واکنش شیمیایی ایجاد می‌کند و الگوها و مدارها را روی ویفر حک می‌کند.مقاومت‌های سنتی در برابر پرتوهای تابشی پرقدرت مورد نیاز برای حک کردن کوچکترین جزئیات، مقاومت می‌کنند.
کار قبلی آزمایشگاه تساپاتسیس و گروه تحقیقاتی فیربرادر، مقاومت‌هایی ساخته شده از ترکیبات فلزی-آلی را معرفی کرد که می‌توانند “فراتر از تابش شدید فرابنفش” (B-EUV) را تحمل کنند. فلزاتی مانند روی، نور B-EUV را جذب می‌کنند و الکترون‌هایی تولید می‌کنند که باعث ایجاد تحولات شیمیایی روی یک ماده آلی به نام ایمیدازول می‌شوند.
این یکی از اولین مواردی است که دانشمندان با موفقیت مقاومت‌های فلزی-آلی مبتنی بر ایمیدازول را از محلول در مقیاس ویفر سیلیکون رسوب داده‌اند و در عین حال ضخامت را با دقت نانومتر کنترل می‌کنند.
برای ایجاد این مقاومت‌ها، محققان آزمایش‌ها و مدل‌هایی از جان هاپکینز، دانشگاه علوم و فناوری شرق چین، دانشگاه پلی‌تکنیک فدرال لوزان، دانشگاه سوچو، آزمایشگاه ملی بروکهاون و آزمایشگاه ملی لارنس برکلی را با هم ترکیب کردند.
روش آنها، رسوب مایع شیمیایی (CLD)، امکان مهندسی دقیق و آزمایش سریع ترکیبات مختلف فلز-ایمیدازول را فراهم می‌کند.
تساپاتسیس گفت: «با بازی با دو جزء (فلز و ایمیدازول)، می‌توانید راندمان جذب نور و شیمی واکنش‌های بعدی را تغییر دهید. و این ما را برای ایجاد جفت‌های جدید فلز-آلی باز می‌کند. نکته هیجان‌انگیز این است که حداقل 10 فلز مختلف و صدها ماده آلی وجود دارند که می‌توانند برای این شیمی استفاده شوند.»
این تیم آزمایش ترکیباتی را به طور خاص برای تابش B-EUV آغاز کرده است که انتظار می‌رود در دهه آینده در تولید به کار گرفته شود.
تساپاتسیس گفت: «از آنجا که طول موج‌های مختلف تعاملات متفاوتی با عناصر مختلف دارند، فلزی که در یک طول موج بازنده است، می‌تواند در طول موج دیگر برنده باشد. روی برای تابش شدید فرابنفش خیلی خوب نیست، اما یکی از بهترین‌ها برای B-EUV است.»
این پیشرفت در علم مواد و طراحی فرآیند می‌تواند رقابت برای ریزتراشه‌های کوچکتر، سریع‌تر و کارآمدتر را تسریع کند و به طور بالقوه تولید الکترونیک را در سال‌های آینده تغییر شکل دهد.
این یافته‌ها امروز در مجله Nature Chemical Engineering منتشر شد.
