По мере того, как компьютерные чипы становятся все меньше, требования к материалам для их производства возрастают. Исследовательская группа из Университета штата Пенсильвания (Penn State) обнаружила, что атомарно тонкий двумерный материал под названием оксихлорид хрома (CrOCl) демонстрирует превосходные характеристики по сравнению с традиционными материалами на ключевых этапах производства чипов, предлагая новые возможности для решения связанных с этим производственных проблем.

В процессе производства чипов инженеры используют твердые маски для защиты определенных областей, чтобы с помощью плазменного травления создавать на кремниевых пластинах наноразмерные структуры схем. По мере того, как чипы стремятся к уменьшению размеров и более сложной трехмерной архитектуре, традиционные материалы для твердых масок, такие как диоксид кремния, нитрид титана и другие, легко подвергаются эрозии в жесткой плазменной среде, что влияет на точность переноса рисунка. Международная исследовательская группа под руководством профессора инженерных наук и механики Университета штата Пенсильвания Саптарши Даса сообщила в журнале Nature Materials, что двумерный оксихлорид хрома обладает превосходной устойчивостью к фторсодержащей плазме, его скорость травления значительно ниже, чем у традиционных материалов, и даже при меньшей толщине он может эффективно служить твердой маской.

Американские исследователи наблюдали, что этот материал со слоистой кристаллической структурой при бомбардировке плазмой образует химически инертный пассивирующий слой, который защищает нижележащий материал. Соавтор исследования, аспирант по инженерным наукам и механике Университета штата Пенсильвания Чэнь Цзыхэн сравнил эту структуру с «лазаньей», где слои слабо связаны между собой. Исследование также показало, что после многократной плазменной обработки поверхность оксихлорида хрома не только не повреждается, но и становится более гладкой, что помогает уменьшить микромаскирование и формировать более четкие вертикальные структуры.

Дас отметил, что это открытие было случайным: изначально команда пыталась протравить этот материал для другого проекта, но обнаружила, что он плохо поддается травлению. Дальнейшие испытания подтвердили его превосходную плазмостойкость. Кроме того, оксихлорид хрома можно выращивать отдельно на жесткой подложке, а затем переносить на гибкие пластики, стекло или другие хрупкие материалы, что расширяет возможности для создания гибкой электроники или специализированных сенсорных платформ. В настоящее время эта технология все еще находится на стадии лабораторной демонстрации в малых масштабах; для достижения промышленного применения необходимо обеспечить равномерный рост на всей поверхности кремниевой пластины.

Детали публикации: Pranavram Venkatram и др., Название: «Двумерные кристаллические твердые маски для нанообработки с высоким соотношением сторон», опубликовано в: Nature Materials (2026). Информация о журнале: Nature Materials