Avances en la fabricación de dispositivos de grafeno en Europa
Una línea piloto experimental hace avanzar la investigación europea para crear dispositivos de grafeno comercialmente viables. Recientemente se han completado en la línea piloto dos series de obleas multiproyecto (MPW, por sus siglas en inglés) para dispositivos electrónicos y optoelectrónicos basados en grafeno y materiales bidimensionales afines. Los resultados se presentaron en un estudio(se abrirá en una nueva ventana) reciente respaldado por los proyectos 2D-EPL y 2D-PL(se abrirá en una nueva ventana), financiados con fondos europeos. El grafeno se identificó por primera vez como material electrónico viable en 2004. Sin embargo, veinte años más tarde y a pesar de los importantes esfuerzos realizados para conseguir tecnologías de fabricación a gran escala, la industria de los semiconductores aún no ha producido dispositivos de grafeno comercialmente viables. La línea piloto experimental para dispositivos electrónicos y optoelectrónicos creada en el marco del proyecto 2D-EPL fue el resultado del trabajo de la Unión Europea para apoyar la investigación en esta dirección. Sobre la base de este trabajo, el equipo del sucesor del proyecto 2D-PL está trabajando para fortalecer aún más el ecosistema europeo, ayudando a madurar las tecnologías de semiconductores y mejorando los conocimientos para ayudar a la asimilación industrial. Las dos ejecuciones de las MPW de las que se informa en el estudio fueron la primera y la tercera, completadas a finales de 2022 y 2023. La serie 1 de MPW se destinó principalmente a sensores basados en grafeno, en particular químicos y biosensores, y la serie 3 a electrónica de grafeno.
Preparación de las series de MPW
Las pruebas fueron precedidas de una fase de solicitud, durante la cual se recibieron sesenta solicitudes de clientes potenciales de todo el mundo para el diseño de dispositivos, incluidos dispositivos electrónicos, sensores biológicos y de terahercios y fotodetectores. Los clientes potenciales recibieron hojas de especificaciones con los parámetros de rendimiento previstos para los dispositivos de grafeno, como la movilidad, el punto de neutralidad de la carga, la resistencia de la lámina y la resistividad de contacto. Otro parámetro medido fue la uniformidad en toda la oblea, un parámetro fundamental para los procesos industriales. «Si se alcanzaban los valores objetivo y el análisis de microscopía óptica mostraba una calidad aceptable en cuanto al despegue y el grabado, considerábamos que la oblea estaba lista para su entrega», informan los autores del estudio. Se facilitó a los clientes potenciales un kit de diseño de procesos flexibles con información sobre los materiales disponibles, los métodos de fabricación y las normas de diseño. «Tras la fase de solicitud, los diseños de chips presentados se analizaron individualmente con cada cliente. A continuación, todos los troqueles de los clientes se combinaron en un diseño de máscara común y se encargaron las máscaras litográficas necesarias. La máscara también contenía troqueles de prueba con dispositivos de referencia repartidos uniformemente por la oblea, además de los troqueles del cliente, para controlar la calidad del proceso en cada oblea de la serie». Durante los 2 períodos de fabricación de las series de MPW (en 2022 y 2023), se procesaron más de 75 obleas. La espectroscopia Raman —uno de los métodos utilizados para supervisar e inspeccionar los distintos pasos de fabricación— se realizó en las obleas después de la transferencia y fabricación del grafeno. Utilizando este método, el equipo de investigación «confirmó cambios estructurales mínimos en el grafeno causados por el proceso de fabricación», según el estudio. Además, «las mediciones eléctricas de dos tipos de dispositivos diferentes verificaron las especificaciones de los dispositivos definidas en el kit de diseño del proceso». «Los resultados del informe indican que la plataforma 2D-EPL es prometedora para la creación de prototipos de dispositivos de grafeno, tanto para pequeños clientes individuales como para la gran industria», se informa en una noticia(se abrirá en una nueva ventana) publicada en «Graphene-info». El proyecto 2D-EPL (Graphene Flagship 2D Experimental Pilot Line) finaliza en 2024. 2D-PL (2D-Pilot Line) termina en 2028. Para más información, consulte: Proyecto 2D-EPL Sitio web del proyecto 2D-PL(se abrirá en una nueva ventana)
