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Surface-Supported Metal-Organic Framework as Low-Dielectric-Constant Thin Films for Novel Hybrid Electronics

Texto completo
Autor(es):
da Silva, Ricardo M. L. ; Albano, Luiz G. S. ; Vello, Tatiana P. ; de Araujo, Wagner W. R. ; de Camargo, Davi H. S. ; Palermo, Leirson D. ; Correa, Catia C. ; Woell, Christof ; Bufon, Carlos C. B.
Número total de Autores: 9
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: ADVANCED ELECTRONIC MATERIALS; v. N/A, p. 12-pg., 2022-05-17.
Resumo

The miniaturization of electronic devices highlights the need for robust low-kappa materials as an alternative to prevent losses in the performance of integrated circuits. For it, surface-supported metal-organic frameworks (SURMOFs), a class of porous-hybrid materials, may cover such a demand. However, the high-intrinsic porosity makes determining the dielectric properties difficult and promotes the integration of SURMOF thin films. Here, the integration of ultrathin HKUST-1 SURMOF films into a 3D functional device architecture using soft-top electrical contacts is addressed. In this novel approach, the device structure assumes an ultracompact capacitor structure allowing determine the dielectric properties of porous thin films with considerable accuracy. A low-kappa value of 2.0 +/- 0.5 and robust breakdown strength of 2.8 MV cm(-1) are obtained for films below 80 nm. The spontaneous self-encapsulated structure provides a footprint-area reduction of up to 90% and yields good protection for the SURMOF toward different hazardous exposure. Finite-element calculations compare the HKUST-1 performance as dielectric layer with well-established insulators applied in electronics (SiO2 and Al2O3). The possibility of integration and miniaturization of HKUST-1, combined with their interesting insulating properties, place this hybrid material as a robust low-k dielectric for novel electronics. (AU)

Processo FAPESP: 16/25346-5 - Dispositivos capacitivos para caracterização de nanoestruturas híbridas: estudo das propriedades elétricas de estruturas metal-orgânicas de superfície -SURMOFs- e ftalocianinas metálicas
Beneficiário:Tatiana Parra Vello
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
Processo FAPESP: 14/25979-2 - Fabricação e caracterização de dispositivos e sistemas baseados em nanomembranas híbridas
Beneficiário:Carlos César Bof Bufon
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
Processo FAPESP: 17/02317-2 - Interfaces em materiais: propriedades eletrônicas, magnéticas, estruturais e de transporte
Beneficiário:Adalberto Fazzio
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 17/25553-3 - Fabricação e caracterização de nanomembranas de estruturas metal-orgânicas de superfície (SURMOFs) auto-enroladas para aplicações em dispositivos eletrônicos ultracompactos
Beneficiário:Luíz Gustavo Simão Albano
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 14/50906-9 - INCT 2014: em Materiais Complexos Funcionais (INOMAT)
Beneficiário:Fernando Galembeck
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático