supermaterialer bloghoved

Idag starter 2D-EPL - European Pilot Line for 2D materialer

Nu bliver der **endelig **skrevet et nyt kapitel i eventyret om grafen, og budskabet er klart: det er ikke længere bare et eventyr.

Jeg sidder lige nu midt i kick-off mødet for 2D-EPL, og det er et stort øjeblik for mig og for tusindvis af kolleger - og en hel masse firmaer der ikke ved det endnu. Jeg kan nu begynde at tænke over grafen-teknologi baseret på vores opfindelser og opdagelser - ikke bare som noget der måske sker engang i fremtiden, men noget man sende til tryk. I al fald er startskuddet gået!

Illustration: IMEC

For 7 år siden (sjovt at genlæse min blog fra den gang) startede EU alle tiders største forskningsprojekt, Grafen Flagskib, med det ambitiøse mål om at forvandle et nyopdaget, eksotisk nanomateriale - grafen - til en industri på bare 10 år. I dag lancerer Grafen Flagskibet officielt 2D-EPL - 2D European Pilot Line. Europæiske hitech frontløbere som Infineon, ams, Nokia arbejder sammen med nogle af de dygtigste forskningscentre i grafen flagskibet, om at skabe verdens første grafen-elektronik fabrik. Det er en kæmpe udfordring, men der er store gevinster indenfor sensorer, kommunikationsteknologi og fleksibel elektronik - og meget andet - alt andet end digital teknologi.

Nokia ser grafen som vejen til terabit/sekund optisk kommunikation, hvor det eksposive strømforbrug er et større og større problem (Nokia har en omsætning på godt 23 milliarder euro om året og små 100000 ansatte, og ejer Bell Labs, så ja, de eksisterer endnu). Emberion laver synligt til infrarøde kameraer (400 nm - 2000 nm) der takket være grafen (istedet for III-V materialer) kan fabrikeres meget billigere end sædvanlige vis-SWIR kameraer, og med en større spektral bredde; disse kan bruges til overvågning, affaldssortering, night vision, fødevareinspektion, remote sensing. Det er virkelig opmuntrende, imponerende og interessant at se hvor meget der er på menuen.

Det er på sin plads at sige: It is happening. De første produkter ( IR kameraer og sensorer) er allerede på markedet. Sidste år kom en rigtig god review artikel om hvordan grafen og andre 2D materialer kan spille sammen med silicium. Figuren nedenfor viser hvilke teknologier der kommer på markedet hvornår, og hvor stort markedspotentialet er.

Illustration: 26 S E P T E M B E R 2019 | V OL 573 | NATUR E | 507

I samme artikel giver også en slags overblik over billedsensorerne, som er en af de første kommercielle elektronik/optoelektronik produkter på markedet, hvor grafen ikke bare "er med", men spiller hovedrollen:

Illustration: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1573-9

Og hvad skal der så ske i denne hersens 2D-EPL? Fokus er på traditionel, multilag "wafer" elektronik, som minder om den måde silicium elektronik bliver lavet. Det giver ikke meget mening at prøve på at slå silicium teknologi indenfor digitale kredsløb, men 2D materialer er stadig blandt de bedste kandidater til at forlænge Moores lov. 2D-EPL går efter analog elektronik/optoelektronik baseret på ikke bare grafen, men også andre 2D materialer - og integration med konventionel silicium teknologi. If you cant beat them, join them. Ud af de flere tusinde 2D materialer man har "opdaget", er de fleste endnu ikke fremstillet i praksis. Af disse er der måske omkring 10 der er decideret "nemme" at fabrikere at fremstille på stor skala. 2D-EPL kører i fire år, og her skal de sidste roadblocks fjernes:

  • dyrkning af 2D materialer på 300 mm skala (300 mm er en standard for silicium skiver). Dyrkning af 2D materialer med "Chemical Vapor Deposition" (CVD) har været standard i mange år (siden 2009), men på det seneste har MOCVD (Metal Oxide Chemical Vapor Deposition) vundet ind, især for andre 2D materialer end grafen.
  • "transfer" - overførsel til den "target" overflade. I lang tid blev denne "lille detalje" overset og undervurderet - nu forstår vi efter at kæmpet med at flytte 1 atom tynde film fra sted til sted uden at de krøller, går i stykker eller blive forurenet, at det er helt afgørende. Dette er stadig en af de svageste led i værdikæden (og noget DTU er rigtig gode til, se bare super-opfinderen Abhay Shivayogimath fra DTU Fysik demonstrere sin geniale, simple transfer-metode (link)
  • integration hvor de atomtynde 2D materialer bliver integreret med andre 3D materialer, får elektriske kontakter, bliver pakket ind - hvor "resten" af kredsløbet så at sige bliver bygget op rundt om 2D materialet. En vigtig del er at "indkapsling" hvor 2D materialerne nænsomt pakkes ind på en måde der ikke ødelægger deres fantastiske egenskaber. Et andet kritisk punkt er kontaktmodstand - det er ikke helt nemt at få god kontakt mellem almindelige 3D metaller, og de sære, ultratynde 2D materialer.
  • kvalitetskontrol og test. DTU er lige blevet færdige med at definere en international metrologi standard baseret på terahertz spektroskopi (mig og Peter Uhd Jepsen fra DTU Fotonik) - og vi gad godt se vores teknologi blive brugt i 2D-EPL, så det må vi prøve at få til at ske - det arbejdes der på!
  • packaging her pakkes chips ind så de er klar til at blive brugt - ligesom integrerede kredsløb pakkes ind i et lille plastikhus med standardiserede elektroder.
  • Forretningsudvikling er utroligt vigtigt - at gå i samarbejde med virksomheder, udviklingsafdelinger - ingeniører - om at udvikle deres ideer til teknologier, og deres teknologier til produkter, og måske også produkter til market.

I praksis vil der være 6 måneder være et wafer run med flere projekter på, og det kribler i fingrene for at "være med" på en af de første wafer runs der kører i den skinnende nye nano-fabrik.

Du kan læse mere i [pressemeddelelsen fra Grafen Flagskib om 2D-EPL. ] fra igår (https://www.mynewsdesk.com/com/graphene-flagship/pressreleases/graphene-...)

Peter Bøggild er professor i nanoteknologi på DTU. På bloggen Supermaterialer skriver han om stort, småt og tusind gange mindre.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Jeg synes det lyder rigtig spændende og jeg er helt enig i at det kunne være sjovt at foreslå designs til en wafer. Er planen at lave "sammenskuds-gilder" hvor mange designs bygges på én wafer, som så skæres op efterfølgende ligesom nogle foundries tilbyder?

Hvor ligger det fysiske laboratorie henne, altså hvem har maskinerne? Jeg synes ikke jeg kunne finde det i pressemeddelelsen.

  • 0
  • 0

jeg tror at det komme til at ligge i Aachen, men det er ganske rigtigt ikke så klart - og det er meningen at der skal være en stribe sammenskudsgilder de næste par år...

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten