Saul Remis

Developing ideas

Introducción a métodos de investigación de Nanotecnología

¿Qué es la nanotecnología? ¿Para qué sirve? Se habla mucho de la nanotecnología pero realmente muy pocos saben exactamente de qué trata, y qué se está investigando actualmente.

Pues bien, la nanotecnología, servirá a medio plazo para sustituir a todos los elementos electrónicos que conocemos hoy día como resistencias, transistores, memorias, microcontroladores y demás dispositivos con base elementos semiconductores entre otras miles de aplicaciones.

Según las leyes científicas, en unos poco años se alcanzará el límite teórico de minimización del tamaño de estos elementos con el uso de la tecnología actual de silicio y semiconductores y es aquí donde la nanotecnología juega un papel crucial para continuar con el avance tecnológico imparable de las últimas décadas. No se trata de otra cosa que poder construir elementos a nivel nanométrico, escalas solo visibles gracias a métodos especiales tales como la microscopía de fuerza atómica o de efecto túnel. Veremos además una breve introducción sobre cómo se pueden construir estas estructuras mediante litografía de haz de electrones.

Comencemos, ¿qué es la litografía?

La litografía a la escala del nanómetro o nanolitografía, se refiere a la fabricación de microestructuras con un tamaño de escala que ronda los nanómetros. Esto implica la existencia de patrones litografiados en los que, al menos, una de sus dimensiones longitudinales es del tamaño de átomos individuales y aproximadamente del orden de 10 nm. La nanolitografía se usa durante la fabricación de circuitos integrados de semiconductores o sistemas nanoelectromecánicos, conocidos como Nanoelectromechanical Systems o NEMS.

¿En qué consiste la litografía por haz de electrones?

La litografía por haz de electrones consiste en hacer un barrido con un haz de electrones finamente enfocado, sobre un sustrato recubierto por una resina sensible a los electrones. Gracias a la longitud de onda de los electrones y a la posibilidad de enfocar el haz electrónico en un pequeño diámetro (decenas de nanómetros) para barrer un área específica, este sistema no necesita máscaras durante el diseño del patrón y ofrece una mejor resolución que la litografía óptica (80 nm).

Al igual que en litografía óptica, la litografía de electrones también emplea resinas positivas y negativas, que en este caso se conocen como fotoresinas. Las fotoresinas son sustancias químicas sensibles al haz de electrones, que se utilizan para cubrir el sustrato de acuerdo con un patrón definido. Los polímeros son materiales que pueden actuar como fotoresinas y el polimetil metacrilato es el más utilizado.

Para trazar el diseño de las estructuras requeridas el haz se desvía de forma controlada y precisa mediante un software; además el Sistema de generación de patrones nanométricos está totalmente integrado al microscopio y proporciona un entorno fácil de usar.

Esta técnica puede utilizarse para la fabricación de una amplia variedad de dispositivos. Las áreas de investigación incluyen: estructuras cuánticas, estructuras ópticas, estructuras electromecánicas y dispositivos MEMS (sistemas microelectromecánicos); así como pruebas de fabricación de nuevos sensores.

Ventajas e inconvenientes de este tipo de método:

La principal ventaja de la litografía por haz de electrones es que es una de las formas para vencer a los límite de la difracción de la luz y añadir características en el régimen del nanómetro. Esta forma de litografía sin máscara ha encontrado amplio uso en fotomáscaras de decisión , producción de componentes de semiconductores de bajo volumen e investigación y desarrollo.

La limitación clave de la litografía por haz de electrones es el rendimiento, es decir, el largo tiempo que se necesita para exponer una oblea. Un largo tiempo de exposición deja al usuario vulnerable a la deriva viga o la inestabilidad que puede ocurrir durante la exposición. Además, el tiempo de reinicio para volver a trabajar se alarga innecesariamente si el patrón no se va a cambiar por segunda vez.

Saúl Remis García

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Esta entrada fue publicada el noviembre 25, 2011 por en Artículo, Información.
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