يرتبط الجرافين بإنقاذ قانون مور

Destination 2D ليست الشركة الوحيدة التي تسعى إلى توصيل الجرافين. تعمل TSMC وSamsung أيضًا على تحسين هذه التقنية. ومع ذلك، يدعي بانيرجي أن Destination 2D هي الشركة الوحيدة التي أظهرت ترسيب الجرافين مباشرة فوق شرائح الترانزستور، بدلاً من تنمية الوصلات البينية بشكل منفصل وربطها بالرقاقة بعد حدوثها.

ترسيب الجرافين في درجة حرارة منخفضة

تم عزل الجرافين لأول مرة في عام 2004، عندما قام الباحثون بفصل صفائح الجرافين عن طريق سحبها من قطع الجرافيت بشريط لاصق. واعتبرت هذه المادة واعدة للغاية، لدرجة أنها حصلت في عام 2010 على جائزة نوبل. (كونستانتين نوفوسيلوف، الحائز على جائزة نوبل، هو الآن كبير العلماء في Destination 2D).

قامت Startup Destination 2D بتطوير أداة متوافقة مع CMOS قادرة على ترسيب وصلات الجرافين على نطاق الرقاقة.الوجهة 2D

ومع ذلك، فإن سحب الجرافين بعناية من أطراف قلم الرصاص باستخدام الشريط اللاصق ليس طريقة إنتاج قابلة للتطوير. لإنشاء هياكل الجرافين بشكل موثوق، لجأ الباحثون إلى ترسيب البخار الكيميائي، حيث يتم ترسيب غاز الكربون على ركيزة ساخنة. يتطلب هذا عادةً درجات حرارة أعلى بكثير من درجة حرارة التشغيل القصوى البالغة 400 درجة مئوية تقريبًا في تصنيع CMOS.

تستخدم Destination 2D تقنية الترسيب المباشر بمساعدة الضغط التي تم تطويرها في مختبر بانيرجي في جامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا. تستخدم هذه التقنية، التي يسميها بانيرجي انتشار الطور الصلب بمساعدة الضغط، طبقة معدنية مضحية، مثل النيكل. يتم وضع الفيلم الذبيحة فوق شريحة الترانزستور، ويتم ترسيب مصدر الكربون في الأعلى. بعد ذلك، وباستخدام ضغط يتراوح ما بين 410 إلى 550 كيلوباسكال تقريبًا (60 إلى 80 رطلاً لكل بوصة مربعة)، يُدفع الكربون عبر المعدن المضحى، ويتحد مرة أخرى ليشكل جرافين نظيف متعدد الطبقات تحته. تتم بعد ذلك إزالة المعدن المضحى ببساطة، وترك الجرافين على الرقاقة للزخرفة. تعمل هذه التقنية عند درجة حرارة 300 درجة مئوية، وهي درجة حرارة باردة بما يكفي لعدم إتلاف الترانزستورات الموجودة تحتها.

تعزيز كثافة تيار الجرافين

بعد أن يتم نقش وصلات الجرافين، يتم تطعيم طبقات الجرافين لتقليل المقاومة وتعزيز قدرتها على حمل التيار. يستخدم فريق Destination 2D تقنية التنشيط تسمى intercalation، حيث يتم نشر ذرات التنشيط بين صفائح الجرافين.

يمكن أن تختلف ذرات المنشطات، ومن الأمثلة على ذلك كلوريد الحديد والبروم والليثيوم. بمجرد زرعها، تتبرع المنشطات بالإلكترونات (أو نظيراتها في المادة، ثقوب الإلكترون) إلى صفائح الجرافين، مما يسمح بكثافة تيار أعلى. يقول بانيرجي: “إن كيمياء الإقحام موضوع قديم جدًا”. “نحن فقط ندخل هذا الإقحام في الجرافين، وهذا جديد.”

تتمتع هذه التقنية بميزة واعدة، على عكس النحاس، فمع تقليص وصلات الجرافين، تتحسن قدرتها على حمل التيار. وذلك لأنه بالنسبة للخطوط الرفيعة، تصبح تقنية الإقحام أكثر فعالية. ويقول بانيرجي إن هذا سيسمح لتقنياتهم بدعم أجيال عديدة من تكنولوجيا أشباه الموصلات في المستقبل.

لقد أثبتت شركة Destination 2D تقنية ربط الجرافين الخاصة بها على مستوى الرقاقة، كما طورت أيضًا أدوات لترسيب الرقاقات على نطاق واسع والتي يمكن تنفيذها في منشآت التصنيع. إنهم يأملون في العمل مع المسابك لتنفيذ التكنولوجيا الخاصة بهم للبحث والتطوير، وفي نهاية المطاف، الإنتاج.