Một thiết bị đo đạc dòng plasma
Số lượng bóng bán dẫn (transistor) trên một vi mạch tích hợp đã tăng gấp hai lần mỗi năm trong suốt 40 năm qua như dự đoán của định luật Moore nổi tiếng, nhờ những thành tựu đó, máy tính và các điện thoại thông minh có tốc độ xử lý ngày càng nhanh, làm việc hiệu quả và tiết kiệm năng lượng hơn. Cùng với sự phát triển ấy, kích thước các bóng bán dẫn phải ngày càng nhỏ đi. Công nghệ 22nm của Intel hiện nay cho phép sản xuất các bóng bán dẫn nhỏ nhất, họ cũng đã lên kế hoạch cho các vi xử lý với các công nghệ 7nm và 5nm trong tương lai nên chúng ta có thể hi vọng tốc độ vi xử lý tăng gấp đôi mỗi năm vẫn được duy trì. Khi kích thước các bóng bán dẫn càng nhỏ, công nghệ tạo ra các mạch điện liên kết chúng cũng phải phát triển kịp để đáp ứng. Để chế tạo được các mạch điện như vậy, các công ty sản xuất vi xử lý sử dụng các chùm tia bức xạ có công suất lớn để khắc các đường mạch, ví dụ công nghệ hiện nay đang sử dụng chùm tia cực tím có bước sóng 193nm.
Tuy nhiên khi kích cỡ các bóng bán dẫn nhỏ hơn nữa, các hãng sản xuất cần sử dụng bức xạ có bước sóng 13,5nm (ngắn hơn 14 lần so với hiện tại). Đây chính là một thách thức với công nghệ hiện tại vì bức xạ siêu cực tím 13,5nm chỉ có thể sinh ra từ một nguồn plasma (được biết như là trạng thái thứ 4 của vật chất khi ở nhiệt độ cao electron bứt ra khỏi nguyên tử tạo nên một khối khí nóng chứa toàn các hạt mang điện). Để tạo ra plasma các nhà khoa học có thể bắn chùm tia laser siêu mạnh vào các giọt thiếc nóng chảy, nhưng bức xạ siêu cực tím tạo ra theo cách này chỉ có thể tồn tại trong thời gian rất ngắn từ 20 đến 50 nano giây. Người ta có thể kéo dài thời gian bằng cách phản xạ chùm sáng này qua một hệ thống gương đặt liên tiếp, nhưng khi đó năng lượng của chùm sáng lại bị hấp thụ trên các bề mặt phản xạ.
4 tụ điện này có thể sinh hiệu điện thế 10.000 Vôn giúp tách electron từ nguyên tử Xenon, chuẩn bị cho việc tạo plasma
Tại trường đại học Washington, các nhà khoa học đã tìm ra lời giải cho vấn đề này từ nguồn phản ứng nhiệt hạch- một loại phản ứng hạt nhân xảy ra ở nhiệt độ hàng triệu độ khi hai hạt nhân Hydrogen kết hợp với nhau tạo thành hạt nhân Helium và giải phóng năng lượng lớn. Các phản ứng kiểu như vậy chính là nguồn gốc của năng lượng mặt trời. Từ ý tưởng trên, nhóm nghiên cứu trong dự án Zplasma đã phát triển một lò phản ứng nhiệt hạch với giá thành rẻ để tạo ra các dòng plasma. Thay vì sử dụng từ trường khổng lồ, nhóm nghiên cứu khống chế dòng plasma bằng cách cho nó chạy qua một vật liệu. Phương pháp này cho phép dòng plasma có thể tồn tại đủ lâu để tạo ra bức xạ siêu cực tím trong thời gian 20 đến 50 phần triệu giây, tức là lâu hơn 1000 lần so với thời gian tồn tại các bức xạ được tạo ra trước đó. Tương lai của ngành công nghiệp bán dẫn có thể sẽ rộng mở từ công nghệ này.
Nguồn Washington University
