Una nueva técnica de nanofabricación permitirá reparar circuitos electrónicos y hacer conexiones eléctricas en la escala del nanómetro con importantes ahorros de tiempo y costes. De este modo, el tiempo de fabricación de un dispositivo electrónico podrá pasar de 10 horas a tan solo un minuto, gracias al novedoso sistema inventado y patentado por investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón, centro mixto Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Zaragoza (UZ).
Este novedoso método queya ha despertado el interés de algunas empresas, ha sido realizado por investigadores del grupo Nanomidas, (NANOfabricación y MIcroscopías AvanzaDAS), que dirige José María de Teresa, profesor de investigación del CSIC en el ICMA, haciendo uso de los microscopios del Laboratorio de Microscopías Avanzadas, infraestructura científico-técnica singular gestionada por la Universidad de Zaragoza y localizada en el Instituto de Nanociencia de Aragón.
La innovadora técnica de nanofabricación, a partir de la condensación de un material precursor y su posterior irradiación mediante un haz de iones, ha dado lugar a una patente internacional, actualmente en fase de evaluación, y a un artículo firmado por Rosa Córdoba, Pablo Orús, Stefan Strohauer, Teobaldo Torres y José María De Teresa, publicado por la revista Scientific Reports, del grupo Nature.
El trabajo tiene gran interés, puesto que se ha conseguido trabajar con un material precursor, W(CO)6, que permite depositar conexiones metálicas, lo que tiene aplicación en fabricación de conexiones eléctricas para reparar y reconfigurar circuitos electrónicos. “La reparación y reconfiguración de circuitos es una de las etapas más importantes en el desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos y la utilizan las principales empresas del sector de la fabricación de circuitos integrados como Intel, Global Foundries o Samsung”, destaca el coordinador del grupo Nanomidas.
La nueva técnica de nanofabricación se denomina Cryo-FIBID (acrónimo en inglés de “crecimiento en condiciones criogénicas mediante un haz focalizado de iones”) y consiste, en primer lugar, en enfriar la muestra de trabajo a temperaturas de -100 ºC e inyectar un gas precursor que se condensa sobre ella.
Posteriormente se trata de irradiar la película condensada con un haz de iones, para finalmente calentar la muestra a temperatura ambiente. “Con este método pueden fabricarse conexiones metálicas a una velocidad 600 veces mayor que con el método convencional, en el que el material precursor está en fase gaseosa y su rendimiento es muy bajo pues sobre la superficie de la muestra solo hay una capa de moléculas de espesor inferior al nanómetro”, destaca José María de Teresa, que también ostenta el cargo de director del Área Dual Beam del Laboratorio de Microscopías Avanzadas (LMA).
Sin embargo, al condensar el precursor, el rendimiento es mucho mayor, ya que sobre la superficie de la muestra hay una capa de moléculas de 30 nanómetros de espesor. Con esta nueva técnica, que ya ha despertado el interés de algunas empresas tras haber sido hecha pública en junio de 2019 en el congreso europeo de haces de iones celebrado en Dresde, los investigadores han podido reducir el tiempo de fabricación de un dispositivo desde 10 horas hasta solo 1 minuto.
Además de por una mayor velocidad, la nueva técnica se caracteriza por producir un daño iónico muy inferior al convencional, por lo que se espera que sea aplicable para hacer contactos eléctricos directos a materiales bidimensionales como el grafeno y a materiales cuánticos como los aislantes topológicos. Hasta la fecha esto no se ha podido conseguir con los métodos convencionales, por el elevado daño realizado en ellos por la irradiación iónica. Estos nuevos materiales están todavía en fase de desarrollo para su futura implementación en dispositivos cuánticos.