Это также может помочь улучшить вычислительную мощность, влияя как на передачу информации внутри кремниевого чипа, так и на формирование структуры самого чипа через суперлинзы из метаматериалов.Объединив серебро с небольшим количеством алюминия, исследователи U-M обнаружили, что можно получить исключительно тонкие гладкие слои серебра, устойчивые к потускнению. Они нанесли антибликовое покрытие, чтобы сделать один тонкий металлический слой прозрачным до 92,4%.Команда показала, что серебряное покрытие может направлять свет примерно в 10 раз дальше, чем другие металлические волноводы — свойство, которое может сделать его полезным для более быстрых вычислений.
И они наслоили серебряные пленки в гиперлинзу из метаматериала, которую можно было использовать для создания плотных узоров с размерами элементов, составляющими часть того, что возможно с помощью обычных ультрафиолетовых методов, например, на кремниевых чипах.Экранам всех полос нужны прозрачные электроды, чтобы контролировать, какие пиксели подсвечиваются, но сенсорные экраны особенно зависят от них. Современный сенсорный экран состоит из прозрачного проводящего слоя, покрытого непроводящим слоем.
Он обнаруживает электрические изменения, когда проводящий объект, например, палец, прижимается к экрану.«На рынке прозрачных проводов до сих пор доминирует один-единственный материал», — сказал Л. Джей Го, профессор электротехники и информатики.Предполагается, что этот материал, оксид индия и олова, станет дорогим, поскольку спрос на сенсорные экраны продолжает расти; По словам Го, известно относительно мало источников индия.«Раньше это было очень дешево.
Сейчас цена резко растет», — сказал он.Ультратонкая пленка может сделать серебро достойным преемником.
Обычно невозможно сделать сплошной слой серебра толщиной менее 15 нанометров или примерно 100 атомов серебра. По словам Гуо, серебро имеет тенденцию собираться вместе в небольшие островки, а не превращаться в ровное покрытие.Добавив около 6 процентов алюминия, исследователи превратили металл в пленку толщиной менее половины этой толщины — семь нанометров.
Более того, когда они выставили его на воздухе, он не сразу потускнел, как пленки из чистого серебра. Через несколько месяцев пленка сохранила свои проводящие свойства и прозрачность. И он был прочно приклеен, тогда как чистое серебро отрывается от стекла скотчем.
Помимо того, что тонкие серебряные пленки могут служить прозрачными проводниками для сенсорных экранов, они предлагают еще две хитрости, оба связаны с беспрецедентной способностью серебра переносить видимые и инфракрасные световые волны по своей поверхности. Световые волны сжимаются и распространяются как так называемые поверхностные плазмонные поляритоны, проявляющиеся в колебаниях концентрации электронов на поверхности серебра.Эти колебания кодируют частоту света, сохраняя ее так, чтобы она могла выходить с другой стороны.
В то время как оптические волокна не могут быть уменьшены до размеров медных проводов на современных компьютерных микросхемах, плазмонные волноводы могут позволить информации перемещаться в оптической, а не электронной форме для более быстрой передачи данных. В качестве волновода гладкая серебряная пленка могла переносить поверхностные плазмоны на расстояние более одного сантиметра — достаточно, чтобы пройти внутри компьютерного чипа.Плазмонная способность серебряной пленки также может быть использована в метаматериалах, которые обрабатывают свет способами, нарушающими обычные правила оптики. Поскольку свет распространяется с гораздо более короткой длиной волны, когда он движется по поверхности металла, сама пленка действует как суперлинза.
Или, чтобы разглядеть еще более мелкие детали, тонкие слои серебра можно чередовать с диэлектрическим материалом, например стеклом, чтобы образовалась гиперлинза.Такие линзы могут отображать объекты, размер которых меньше длины волны света, которые в оптическом микроскопе будут размытыми. Он также может обеспечить лазерное нанесение рисунка — такое, которое сегодня используется для травления транзисторов в кремниевых микросхемах — для достижения меньших характеристик.Первым автором является Ченг Чжан, недавний аспирант UM в области электротехники и информатики, который сейчас работает докторантом в Национальном институте стандартов и технологий.
Статья об этом исследовании под названием «Высокоэффективные легированные серебряные пленки: преодоление основных ограничений материалов для нанофотонных приложений» опубликована в Advanced Materials. Исследование было поддержано Национальным научным фондом и Пекинским институтом совместных инноваций.
U-M подала заявку на патент и ищет партнеров для вывода технологии на рынок.