Литографические методы, при которых требуемые структуры вырезаются из существующих блоков, в основном используются в настоящее время для производства микро- и наноэлектронных компонентов. Это мало чем отличается от того, как скульптор создает объект из существующего материала, отрезая то, что ему не нужно.
Насколько маленькие мы можем сделать эти структуры, определяется качеством материала и нашими механическими навыками », — объясняет профессор д-р Сабина Майер с кафедры экспериментальной физики. «Теперь у нас есть что-то вроде набора кубиков Lego для использования в области наноэлектроники; это позволяет нам изготавливать требуемые объекты« снизу вверх », другими словами, мы начинаем с основания и размещаем крошечные элементы по одному сверху. другой."Теперь исследователи могут использовать эти строительные блоки для создания мельчайших одномерных структур — проводников — и двумерных структур — сетей — в условиях с контролируемой точностью.
Конструкции отличаются чрезвычайной регулярностью без структурных изъянов. Безупречные структуры такого рода необходимы для производства мельчайших наноэлектронных компонентов с различными свойствами.
Основа этих синтетических органических полупроводников — как бы кирпичи Lego — была синтезирована в Институте органической химии ФАУ. «Наш основной строительный блок — это треугольник, состоящий из 21 атома углерода с одним атомом азота в его центре, с водородом, йодом или бромом, осажденными в углах, в зависимости от желаемой структуры», — поясняет профессор д-р Милан Кивала с кафедры органических веществ. Химия I. Исследователи FAU прикрепляют соответствующие молекулы к поверхности носителя из золота, которая затем нагревается до 150–270 ° C. Первоначально этот процесс формирует шестиугольники или цепочки. Когда образцы достигают температуры 270 ° C, молекулярные строительные блоки образуют химически связанные, плоские и похожие на соты сетки, которые по структуре похожи на структуру графена, получившего Нобелевскую премию.
Исследовательской группе уже удалось определить одно из основных электрических свойств — так называемую «ширину запрещенной зоны». «Мы установили, что запрещенная зона двумерных структур меньше, чем у одномерных структур тех же молекулярных строительных блоков», — добавляет профессор д-р Андреас Горлинг с кафедры теоретической химии. «Эти идеи помогут нам в будущем прогнозировать свойства этих структур и настраивать их до желаемых значений для конкретных оптоэлектронных приложений».Это исследование открыло возможность изготовления наноэлектронных компонентов все меньшего размера. Современные методы литографии, используемые в коммерческом производстве микрочипов, позволяют создавать структуры только размером более 14 нанометров. Проводники, генерируемые в Эрлангене, лишь немногим шире одного нанометра и, следовательно, примерно в пятьдесят тысяч раз тоньше человеческого волоса.
Однако, прежде чем их можно будет использовать в технологических приложениях, необходим ряд дополнительных разработок. Например, по-прежнему необходимо найти подходящий неэлектропроводный материал-носитель.