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Nano científico

La investigación en Epitaxis de viga Molecular (MBE) para la integración de materiales III-V en arquitecturas de silicio clásico

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Dr. Christoph Friedrich Deneke, LNNano, laboratorio nacional brasileño de nanotecnología,
en la foto con el Park NX 10 en el laboratorio de ciencias de superficie LNNano

"Nos gusta el nuevo software Smartscan, que facilita la adquisición de las imágenes AFM estándar de alta calidad. Además, la gran flexibilidad del NX10 Park (uno de nuestros tres AFMs) es importante para nosotros. La disponibilidad de diferentes técnicas así como una tercera integrada hace del instrumento la microscopia de nuestra elección para medidas de EFM, así como las técnicas de acoplamiento capacitivo".

 

2016 q1 nanoscientific molecular beam 3Microscopio Park NX 10 de fuerza atómica en LNNano, grupo de ciencias de la superficie

 

¿En qué área de la disciplina científica se enfoca y qué tipo de investigación está haciendo?

Nuestro grupo en el laboratorio nacional de nanotecnología brasileña (LNNano) dirige las instalaciones de sonda de exploración de microscopía. Somos un centro abierto al usuario también haciendo investigación interna. Por lo tanto, nuestra área de la ciencia y el interés va muy junta y va desde la física condensada de la materia con un enfoque en epitaxis de semiconductor a ciencia general de los materiales y caracterización superficial de las muestras de nuestros usuarios. Más detalladamente, estudian la formación de nanoestructuras auto montadas en el sistema de InGaAs sobre membranas quejadas, pero también participa en general del análisis de técnicas de microscopía de sonda aplicadas de acero magnético caracterizado para caracterización eléctrica de diversos sistemas como el óxido de grafeno o polímeros derivados de celulosas.

 

¿Puede describir su investigación y cuáles son los beneficios?

Nuestra investigación se centra en epitaxis de viga molecular (MBE). Como fue señalado hace algunos años en un artículo de nanotecnología de Naturaleza, el MBE es una de las técnicas de financiación de la nanotecnología. Este permite el crecimiento perfecto de cristales de material semiconductor diferentes entre sí, denominados heteroestructuras. Estas estructuras se utilizan en nuestros días para proporcionar la alta calidad óptica, eléctrica y dispositivos electro ópticos como láseres y transistores bipolares de heterounión.

Investigamos el crecimiento de heteroestructuras de semiconductores en el sistema de III-V. En la clásica epitaxis, obleas de semiconductores a granel se utilizan para la deposición de material, queremos usar membranas de semiconductor obedientes, extremadamente delgadas como sustratos. Nuestra investigación comenzó con estudios de crecimiento básicos para entender cómo se comportaba el material sobre estos sustratos nuevos y objetivos para la creación de bien conocidas estructuras de dispositivo en el sistema III-V.

Esperamos que con estos sustratos compatibles permitan una nueva clase de dispositivos semiconductores. Pensamos que podemos hacer crecer heteroestructuras que no pueden crecer sobre sustratos de oblea a granel clásica.

 

¿Por qué su trabajo es importante en la sociedad actual?

La tendencia en modernas computadoras y semiconductores solicita más fuerte integración de la tecnología. Además, tenemos que reducir la huella de la energía para el medio ambiente, sino también para la aplicación de cliente – todo el mundo se queja, el smartphone drena la batería demasiado rápido, ¿correcto? Esperamos poder atender estas demandas con nuestra investigación haciendo computadoras menos hambrientas de energía, ayudar a mejorar la integración y la producción menos exigente de recursos.

Nuestro trabajo como una instalación de usuario abierta beneficia directamente a la sociedad brasileña al educar a una nueva generación de investigadores brasileños y ayudar a la comunidad de investigación a recoger sus resultados.

 

2016 q1 nanoscientific molecular beam 4Dr. Christoph Friedrich Deneke se muestra arriba con estudiantes en LNNano

¿Cómo usa los microscopios de fuerza atómica en su trabajo?

Para nuestra investigación, utilizamos AFM principalmente para imágenes topográficas de las muestras después de la deposición de materiales. Es nuestra herramienta estándar para juzgar la calidad de la muestra, caracterizar el comportamiento de la difusión del material depositado y entender cómo cambiar los parámetros del crecimiento epitaxial.

Para nuestros usuarios, ofrecemos una gran variedad de AFM basado en técnicas, con microscopía de fuerza eléctrica o la microscopía de fuerza Kelvin siendo las importantes. En el último año, empezamos a redescubrir la técnica de saber hacer acople de capacitancia proporcionando nuevos alcances en las muestras.

 

2016 q1 nanoscientific molecular beam 5

 

¿Qué características del AFM de Park siente que son más vitales para el éxito y cómo es importante en su proceso?

Nos gusta el nuevo software Smartscan, que facilita mucho la adquisición de las imágenes AFM estándar de alta calidad. Además, la gran flexibilidad del NX10 Park (uno de nuestros tres AFMs) es importante para nosotros. La disponibilidad de diferentes técnicas así como una tercera integrada hace del instrumento la microscopia de nuestra elección para medidas de EFM, así como las técnicas de acoplamiento capacitivo".

 

¿Qué avances cree que en el futuro utilizando AFM puede aumentar o mejorar los métodos actuales?

El desarrollo de interfaces fáciles de usar y el software es muy importante. Tenemos muchos usuarios – llamémosle – campos AFM no clásicos como los dentistas, química orgánica o arqueología. Mientras que el nuevo software Smartscan proporciona una interfaz muy sencilla y por lo tanto, fácil acceso a AFM, echamos de menos la misma funcionalidad para técnicas como MFM o EFM. Actualmente, ayudamos a aquellos investigadores con adquisición de datos y la evaluación, pero más fácil software e interfaces abrirán estos métodos a un completamente nuevo grupo de usuarios.

 

¿Qué áreas del conocimiento científico se beneficiarán de su investigación?

Contribuimos principalmente a la amplia clásica nanociencia o nanotecnología, así como a la ciencia de semiconductores. Añadimos a la comprensión, cómo integrar nanoestructuras auto ensambladas en dispositivos semiconductores en funcionamiento.

 

¿Describa cómo su investigación puede aplicarse en la industria?

La industria de los semiconductores está luchando con la integración de materiales III-V en arquitecturas clásicas de silicio. Considerando que no vamos a resolver este problema, simplemente debido a la enorme complejidad de fabricación de chips de computadoras y dispositivos de memoria, esperamos que podamos aportar y mostrar una posibilidad de cómo se podría lograr esto en el futuro.

 

¿Qué ve en futuros desarrollos en su área de investigación?

El pasado ha demostrado que el epitaxis de la MBE y semiconductores son uno de los huesos medulares de la nanotecnología y tratamiento de la información. Supongo, que mantendrá su papel allí y vamos a tener que educar a muchas generaciones de productores de semiconductores, no sólo para la investigación básica, sino también para la industria. Parece que en el entorno de la investigación hay un cambio lejos de los estudios básicos para investigación orientada a dispositivos para mostrar cómo el campo se convierte en más orientada a dispositivos y aplicaciones.