Universiteit Leiden

nl en

Elektronen geven resistlaag elektrische lading

Leidse natuurkundigen stuitten op een verrassende interactie tussen elektronen en een resistlaag. De resistlaag blijkt elektrisch op te laden en te ontladen door invallende elektronen. Publicatie in Physical Review Letters.

De minutieuze patronen op chips voor computers of smartphones worden ‘geschreven’ met licht. Om chips krachtiger te maken, moeten fabrikanten deze patronen nog fijner schrijven. Daarvoor hebben ze licht nodig met een kortere golflengte. De halfgeleiderindustrie investeert daarom al decennialang in de ontwikkeling van een technologie die werkt met Extreem Ultraviolet (EUV) licht. Dat heeft een golflengte van 13,5 nanometer—zesduizend keer kleiner dan de dikte van een haar.

EUV-licht schrijft een patroon niet direct op een chip, maar maakt eerst een wolkbreuk van elektronen los. Die elektronenregen schrijft vervolgens het patroon op de chip. Niemand weet precies hoe de elektronen dat doen. Een team van onderzoekers verbonden aan Leiden, ARCNL en IBM onderzoekt dit door het EUV-licht over te slaan, en een resistlaag direct te belichten met elektronen. Ze gebruiken geen complete wolkbreuk van elektronen met een mengelmoes van allerlei energieën, maar elektronen van precies gekozen energie. Daardoor kunnen ze stap voor stap de energie opvoeren, en zo per stap kijken hoe de resistlaag reageert.

De onderzoekers stuitten op een verrassend effect. Hun resistlaag kreeg een elektrische lading, terwijl eerder werd aangenomen dat het belichtingsproces elektrisch neutraal is. De lading springt soms zelfs plotseling om van negatief naar positief. De onderzoekers verklaren deze onverwachte resultaten met een model dat een stukje catastrofetheorie bevat. Deze tak van wiskunde verklaart bijvoorbeeld waarom een bange hond plotseling overschakelt van onderdanig naar agressief gedrag.

Publicatie

A.Thete, D. Geelen, S.J. van der Molen, R.M. Tromp, ‘Charge Catastrophes and Breakdowns during Low Energy Electron Radiation Exposures of Organic Thin Films’, Physical Review Letters