超小型集成电路已经彻底改变了手机、家用电器、汽车和其他日常技术。为了进一步小型化电子设备并实现先进的功能，必须在三个维度上可靠地制造电路。通过蚀刻到硅中来实现超精细的 3-D 形状控制是困难的，因为即使是原子级损坏也会降低器件性能。奈良科学技术研究所 (NAIST) 的研究人员在晶体生长和设计领域发表了一项新研究，其中他们蚀刻硅以采用原子级光滑金字塔的形状。在这些硅金字塔上涂上一层薄薄的铁，赋予了迄今为止只是理论上的磁性。

NAIST 研究员和该研究的资深作者 Ken Hattori 在原子控制纳米技术领域发表了广泛的论文。Hattori 的研究重点之一是改进基于硅的技术的功能。

“硅是现代电子产品的主力军，因为它可以充当半导体或绝缘体，而且它是一种丰富的元素。然而，未来的技术进步需要在三个维度上实现原子级平滑的器件制造，”Hattori 说。

标准干蚀刻和化学蚀刻的组合是制造金字塔形硅纳米结构阵列所必需的。到目前为止，制备原子级光滑的表面极具挑战性。

“我们有序的等腰硅金字塔阵列的大小都相同，并且具有平坦的小平面。我们通过低能电子衍射图案和电子显微镜证实了这些发现，”该研究的主要作者 Aydar Irmikimov 解释说。

一个 30 纳米的超薄铁层沉积在硅上，以赋予不寻常的磁性。金字塔的原子级方向定义了方向，因此也定义了覆盖铁的特性。

“铁的外延生长使纳米膜具有形状各向异性。作为磁场函数的磁化曲线是矩形的，但具有由限制在金字塔顶点的磁涡流的不对称运动引起的断点，”Hattori 解释说。

研究人员发现，在平面铁涂层硅上进行的类似实验中，该曲线没有断点。其他研究人员从理论上预测了金字塔形状的异常曲线，但 NAIST 研究人员是第一个在真正的纳米结构中展示它的人。

“我们的技术将能够通过调整基板的形状来制造圆形磁阵列，”Irmikimov 说。集成到诸如自旋电子学之类的先进技术中，这些技术通过电子的自旋而不是电荷来编码信息，这将大大加速 3D 电子设备的功能。