W laboratoriach IBM opracowano nowe metody wytwarzania półprzewodników i paneli LCD.

Jak wynika z opublikowanych przez IBM informacji, w laboratoriach badawczych tej firmy opracowano dwie nowe technologie miniaturyzacji tranzystorów oraz nowego typu wyświetlaczy ciekłokrystalicznych LCD. Pierwsza z nich dotyczy metody tworzenia matryc węglowych tranzystorów o wymiarach ok. 500-krotnie mniejszych od obecnych tranzystorów krzemowych. Jej implementacja nastąpi jednak prawdopodobnie nie wcześniej niż za 10 lat. Natomiast nowa metoda wytwarzania paneli LCD, umożliwiająca zwiększenie ich jakości i istotne obniżenie kosztów wytwarzania, ma być wykorzystana w masowej produkcji już pod koniec br.

Ratunek dla Moore'a

Zdaniem naukowców z IBM, opracowana przez nich metoda wytwarzania matryc tranzystorów z włókien węglowych (carbon nanotubes) może przedłużyć aktualność prawa Moore'a na kolejne dekady.

Węglowe tranzystory mają średnicę odpowiadającą wymiarom ok. 10 atomów, węglowe włókna zaś są 1000 razy twardsze niż stal. Tego typu elementy półprzewodnikowe były znane już wcześniej, ale wytworzenie tranzystora wymagało obróbki pojedynczych włókien, które w zależności od kształtu i wymiarów mogą mieć własności półprzewodnika lub metalu (przewodnika). Oprócz tego podczas wytwarzania płytek z włóknami węglowymi otrzymuje się mieszaninę elementów metalicznych i półprzewodnikowych. Te pierwsze nie umożliwiają budowy matryc tranzystorów.

Technologia opracowana przez naukowców z IBM jest określana jako metoda "konstruktywnej destrukcji" (constructive destruction). Polega ona na umieszczeniu włókien węglowych na płytce krzemowej i wytworzeniu na niej elektrod sterujących stanem elementów półprzewodnikowych we włóknach (włączenie/wyłączenie przewodzenia prądu). Po wyłączeniu tranzystorów, do płytki przykładane jest napięcie powodujące zniszczenie włókien o własnościach metalicznych i pozostaje matryca zawierająca tylko tranzystory węglowe.

Szczegóły na temat tej technologii można znaleźć na stronie WWW IBM:http://www.ibm.com lub w artykule w Science z 27 kwietnia 2001 r.

Lepsze i tańsze LCD już w tym roku?

Bezkontaktowa metoda wytwarzania ukierunkowanej struktury paneli LCD przy użyciu wiązek jonowych umożli- wia poprawienie jakości wyświetlaczy (przede wszystkim modeli o wysokiej rozdzielczości), a także istotnie upraszcza proces produkcyjny i powoduje zmniejszenie ilości odpadów. W efekcie zastosowanie tej technologii może już wkrótce przyczynić się do znacznego spadku cen paneli LCD.

Zasada działania wyświetlaczy LCD polega na zmianie własności optycznych ciekłokrystalicznych molekuł pod wpływem pola elektrycznego. Wytworzenie panelu, który umożliwiałby sterowanie i kontrolę wyświetlania w pojedynczych punktach na całej powierzchni, wymaga dokładnego ukierunkowania ciekłych kryształów. Dotąd proces technologiczny polegał na przecieraniu polimerowego podkładu wałkiem z materiału welwetowego. W efekcie na powierzchni wytwarza się struktura, która powoduje, że nakładane w kolejnym etapie molekuły ciekłych kryształów zostają odpowiednio uporządkowane. Mimo że zjawisko to zostało odkryte blisko 100 lat temu, do dzisiaj nie zostało naukowo wyjaśnione i dlatego ulepszanie procesu technologicznego jest trudne.

Największe wady tego etapu produkcji LCD to konieczność: częstej wymiany materiału welwetowego (przerwy w procesie produkcyjnym), izolowania pomieszczeń przygotowalni od pozostałych linii wykorzystujących komory o wysokiej czystości (welwet powoduje zanieczyszczenia), a przede wszystkim brak możliwości skontrolowania jakości podkładu podczas przygotowywania - dopiero w kolejnych procesach wytwarzania ujawniają się wady paneli.

Wszystkie te wady ma wyeliminować technologia opracowana przez IBM. Jest to pierwsza bezkontaktowa metoda przygotowania podkładów paneli LCD. W pierwszym etapie są one pokrywane cienką warstwą krystalicznego węgla, którego struktura jest następnie precyzyjnie formowana przy zastosowaniu wiązek jonowych. Technologia umożliwia integrację wszystkich procesów wytwarzania w jednej linii produkcyjnej i zasadnicze zmniejszenie ilości odpadów.