Технологии от термоядрената енергетика ще залегнат в основата на бъдещите електронни чипове, обещават учени от университета Пардю. Производственият процес ще използва нанолитография със свръхтънки плазмени лъчи.
Днешните технологии за чипове разчитат на ултравиолетова светлина в процеса на фотолитография – рисунката от маската се пренася на светлочувствителен материал, който след това се подлага на химическо въздействие.
Очаква се новата технология да осигури по-нататъшно действие на закона Мур, според който броят на транзисторите в интегралните схеми се удвоява на всеки 18 месеца. При прилагане на традиционната фотолитография, не е възможно размерите на транзисторите да намаляват с темповете, дефинирани в закона на Мур.
Затова учените търсят начин за създаване на лъчи с по-малка дължина на вълната, споделя професор Ахмед Хасанейн, който ръководи училището за ядрени технологии в Университета Пардю. Разработваната технология за литография на основата на плазма генерира екстремен ултравиолетов лъч с дължина на вълната 13,5 нанометра – десет пъти по-малка от използваната в момента.
Учeните от Пардю съвместно със специалисти от министерство на енергетиката на САЩ се опитват да повишат ефективността на двата начина за получаване на плазма: лазерен и чрез електрически ток. Проблемът е в ниския коефициент на полезно действие (КПД). И в двата случая само 2% от изразходваната енергия отива за самата плазма.
Толкова малък КПД изисква 100-киловатов източник на захранване, което е тежък инженерен проблем. Целта на учените е да оптимизират преобразуването на енергия и да намалят разхода, за да дадат тласък на следващото поколение литография.
Изследователите използват система за компютърно моделиране, наречена HEIGHTS (high-energy interaction with general heterogeneous target systems). Нейният софтуер комбинира изчисления от най-различни области, вкл. физика на плазмата, пренос на лъчи, атомна физика, магнитохидродинамика и др.
HEIGHTS моделира пълния процес на получаване на плазма. Лазерът се изстрелва в мишена, която се изпарява, йонизира и преминава във високоенергетично състояние. Симулацията ще даде представа за това какво се случва при компресиране на облак от йонизиран газ в много малък обем, за да се генерират фотони.
Учените се опитват да намерят нов начин за получаване на фотони, при по-голяма ефективност. За целта системата HEIGHTS се подобрява във всички направления. Една симулация (до пълното й завършване) може да отнеме няколко месеца.