مع استمرار تصغير حجم رقائق الكمبيوتر، تزداد متطلبات عملية تصنيعها للمواد. اكتشف فريق بحثي من جامعة ولاية بنسلفانيا (Penn State) الأمريكية أن مادة ثنائية الأبعاد ذات سماكة ذرية تُسمى كروميوم أوكسيكلوريد (CrOCl) تظهر أداءً أفضل من المواد التقليدية في خطوات حاسمة لتصنيع الرقائق، مما يوفر إمكانيات جديدة لحل مشاكل التصنيع ذات الصلة.
في عملية تصنيع الرقائق، يحتاج المهندسون إلى استخدام قناع صلب لحماية مناطق محددة، من أجل نقش هياكل دارات نانوية على رقائق السيليكون من خلال عملية النقش بالبلازما. مع توجه الرقائق نحو أحجام أصغر وهياكل ثلاثية الأبعاد أكثر تعقيدًا، فإن مواد الأقنعة الصلبة التقليدية مثل ثاني أكسيد السيليكون، وتيتانيوم نتريد، تكون عرضة للتآكل في بيئات البلازما القاسية، مما يؤثر على دقة نقل الأنماط. أفاد فريق بحثي دولي بقيادة البروفيسور سابتارشي داس (Saptarshi Das) في الهندسة العلمية والميكانيكا من جامعة ولاية بنسلفانيا في تقرير نُشر في مجلة "Nature Materials" أن كروميوم أوكسيكلوريد ثنائي الأبعاد يتمتع بمقاومة ممتازة لبلازما الفلور، حيث يكون معدل تآكله أقل بكثير من المواد التقليدية، ويمكن أن يعمل بشكل فعال كقناع صلب حتى لو كان أرق.
لاحظ الباحثون الأمريكيون أنه عندما تتعرض هذه المادة ذات البنية البلورية الطباقية لقصف البلازما، فإنها تشكل طبقة سلبية كيميائيًا خاملة، مما يحمي المادة الموجودة تحتها. قارن تشن زي هنغ، طالب الدكتوراه في الهندسة العلمية والميكانيكا بجامعة ولاية بنسلفانيا والمؤلف المشارك في الدراسة، هذه البنية بـ "اللازانيا"، حيث تكون الطبقات مترابطة بشكل غير محكم. وجدت الدراسة أيضًا أنه بعد المعالجة المتكررة بالبلازما، لم يتضرر سطح كروميوم أوكسيكلوريد فحسب، بل أصبح أكثر نعومة، مما يساعد على تقليل ظاهرة التمويه الدقيق وتشكيل هياكل رأسية أكثر وضوحًا.
أشار داس إلى أن هذا الاكتشاف كان عرضيًا، حيث حاول الفريق البحثي في البداية نقش هذه المادة لمشروع آخر، لكنهم وجدوا صعوبة في نقشها. أكدت الاختبارات الإضافية أدائها المتفوق في مقاومة البلازما. علاوة على ذلك، يمكن تحضير كروميوم أوكسيكلوريد بشكل منفصل على ركيزة صلبة ثم نقله إلى مواد هشة مثل البلاستيك المرن أو الزجاج، مما يوسع نطاق الخيارات لتصنيع الأجهزة الإلكترونية المرنة أو منصات الاستشعار المتخصصة. حاليًا، لا تزال هذه التقنية في مرحلة العرض التوضيحي على نطاق صغير في المختبر، ولتحقيق التطبيق الصناعي، لا يزال هناك حاجة لتحقيق نمو موحد على رقاقة السيليكون الكاملة.
