השיטה לאבחון אי-אחידות ננומטרית בשבבים
האם אפשר למדוד בעזרת אופטיקה אי-אחידות של מבנים בסקאלה ננומטרית? חוקרים בטכניון מצאו את התשובה
חוקרים בטכניון פיתחו טכנולוגיה חדשנית המשלבת ננואופטיקה ומגנטיות לאבחון אי-אחידות ננומטרית בשבבים אלקטרוניים ובפוטונים. המחקר פורסם לאחרונה בכתב העת Nature Nanotechnology.
בטכניון הסבירו כי טכנולוגיית השבבים האלקטרונים, ננו-מכניקה וננו-פוטוניקה העוסקת ברכיבים בסקאלה הננומטרית מחייבת בקרת איכות מדויקת ביותר על ייצור השבבים. לדברי החוקרים, אי-דיוק הגדול מננומטרים ספורים גורם לכשל בפעילות השבב.
בתעשיית המיקרו-ננואלקטרוניקה נבדקת איכות השבבים במיקרוסקופ אלקטרוני, המצריך את הכנסת השבב לתא ואקום עמוק. בטכניון אמרו כי זהו תהליך ארוך ביותר ומורכב שאינו מאפשר בקרת ייצור רחבה. בקרת איכות בעזרת אופטיקה מתגברת על בעיה זו - המדידה נעשית ללא ואקום והיא מהירה אך אינה מדוייקת מספיק בשל אורך הגל.
הפתרון שמצאה קבוצת המחקר של פרופ' ארז חסמן, ראש המעבדה לננואופטיקה בטכניון, מבוסס על חקירה מדעית בתחומים המשלבים את האינטראקציה של האור והחומר עם שדות מגנטיים.
לדברי החוקרים, שבב אלקטרוני מורכב מרכיבים ננומטריים החייבים להיות מדוייקים ואחידים מאוד - בין היתר שההבדלים ביניהם לא יעלו על 1-5 ננומטר - במחזוריות הקטנה מאורך הגל. לכן - הסבירו החוקרים - אם נאיר על השבב, האור שמוחזר ממנו או מועבר דרכו לא יאפשר למדוד את הפיזור הננומטרי, שהוא הפרמטר הקריטי לתפקוד השבב, בשל מגבלת אורך הגל.
במהלך המחקר החוקרים שילבו הפעלת שדה מגנטי במיקרוסקופ האופטי וערכו הארה של אור מקוטב על תתי-מבנים פרומגנטיים לא אחידים ננומטרית. כך, אומרים החוקרים, נוצר פיצול זוויתי של קרן האור, והיא מוחזרת כשתי קרניים עם קיטובים מעגליים הפוכים. הקיטוב המעגלי נקרא בלשון המדעית ספין או דרגת הסחרור של הפוטון, חלקיק האור. הפיצול הזוויתי קטן מאוד ולכן השתמשו החוקרים בשיטה שנקראת "מדידה חלשה", שפרופסור יקיר אהרונוב מאוניברסיטת תל אביב הציע לצורך מדידות קוונטיות.
בטכניון הוסיפו כי התגלית פותחת אפשרויות חדשות למדידות של אי-אחידות קטנה בשדות מגנטיים ובמגנטיזם בחומרים שונים ולחקירת תופעות של תנודות (פלוקטואציות) שונות בקוונטים ובשטחים אחרים.
פרופ' חסמן אמר: "קבוצת המחקר שלנו כוללת חוקרים מדיסציפלינות שונות ובהן פיזיקה, חומרים והנדסה, והם עוסקים הן במחקר בסיסי והן במחקר יישומי המוביל ליישומים רבים בתעשיית ההייטק. מחקר אינטרדיסציפלינרי זה מוביל לעוד ועוד הצלחות המשפיעות הן על ההתפתחות המדעית והן על פיתוחים של יישומים טכנולוגיים חשובים ומגוונים". המחקר עצמו בוצע והובל על ידי ד"ר בו וונג, בשיתוף החוקרים ד"ר קישו רונג, ד"ר אלחנן מגיד וד''ר ולדימיר קליינר.
במחקר תמכו הקרן הלאומית למדע (ISF), משרד המדע והטכנולוגיה, הקרן הדו-לאומית ארה"ב-ישראל (BSF), הטכניון ולשכת המחקר של חיל האוויר של ארצות הברית. הרכיבים מומשו במרכז לננו-אלקטרוניקה ע"ש שרה ומשה זיסאפל (MNFU) בטכניון.
לפנייה לכתב/ת 
