À medida que o tamanho dos chips de computador continua a diminuir, os requisitos de materiais para os seus processos de fabricação estão a aumentar. Uma equipa de investigação da Universidade Estadual da Pensilvânia (Penn State) descobriu que um material bidimensional de espessura atômica chamado cloreto de óxido de cromo (CrOCl) demonstra desempenho superior aos materiais tradicionais em etapas-chave da fabricação de chips, oferecendo novas possibilidades para resolver problemas de fabricação relacionados.
No processo de fabricação de chips, os engenheiros precisam usar máscaras duras para proteger áreas específicas, a fim de gravar estruturas de circuitos em nanoescala nas pastilhas de silício através de processos de gravação por plasma. À medida que os chips evoluem para tamanhos menores e arquiteturas tridimensionais mais complexas, materiais tradicionais de máscara dura, como dióxido de silício e nitreto de titânio, são facilmente erodidos em ambientes de plasma rigorosos, afetando a precisão da transferência de padrões. Uma equipa de investigação internacional liderada pelo professor Saptarshi Das de Ciência e Mecânica da Engenharia da Universidade Estadual da Pensilvânia relatou na revista Nature Materials que o cloreto de óxido de cromo bidimensional possui excelente resistência ao plasma de flúor, com uma taxa de corrosão muito menor do que os materiais tradicionais, podendo atuar eficazmente como uma máscara dura mesmo quando mais fino.
Os investigadores norte-americanos observaram que este material com estrutura cristalina em camadas forma uma camada passivada quimicamente inerte quando bombardeado por plasma, protegendo assim o material subjacente. Chen Ziheng, estudante de doutoramento em Ciência e Mecânica da Engenharia na Universidade Estadual da Pensilvânia e coautor do estudo, comparou esta estrutura a uma "lasanha", com ligações frouxas entre as camadas. O estudo também descobriu que após tratamentos repetidos com plasma, a superfície do cloreto de óxido de cromo não só não foi danificada, como se tornou mais lisa, ajudando a reduzir o fenômeno de micromascaramento e formando estruturas verticais mais nítidas.
Das afirmou que esta descoberta foi acidental, pois a equipa inicialmente tentou gravar o material para outro projeto, mas descobriu que era difícil de gravar. Testes posteriores confirmaram o seu excelente desempenho de resistência ao plasma. Além disso, o cloreto de óxido de cromo pode ser preparado separadamente em substratos rígidos e depois transferido para materiais frágeis como plástico flexível ou vidro, o que expande as opções para a fabricação de dispositivos eletrónicos flexíveis ou plataformas de sensores especializados. Atualmente, esta tecnologia ainda está na fase de demonstração em pequena escala em laboratório, e para alcançar aplicação industrial, é necessário alcançar crescimento uniforme em pastilhas de wafer inteiras.
Detalhes da publicação: Pranavram Venkatram et al., Título: "Hard masks of 2D crystals for high-aspect-ratio nanofabrication", Publicado em: Nature Materials (2026). Informação da revista: Nature Materials
