STTR Phase I: Direct 3D Fabrication Platform for Single-Crystal Silicon and Silicon Carbide

STTR第一阶段:单晶硅和碳化硅的直接3D制造平台

基本信息

  • 批准号:
    1914293
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-07-01 至 2021-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact of this Small Business Technology Transfer (STTR) Phase I project is the development of a 3D fabrication technology that provides the benefits of 3D printing (i.e., rapid prototyping, the creation of complex 3D structures, etc.) for high-quality, single-crystal silicon and silicon carbide. The technique will compete with traditional photolithography-based semiconductor manufacturing for applications such as MicroElectroMechanical System (MEMS) sensors such as accelerometers in cell phones and vehicle airbags, silicon photonics used in optical communications networks and data centers, microfluidics for drug-discovery and other biomedical applications, and interposers for 3D integration of integrated circuits. The 3D fabrication technique is superior to traditional semiconductor fabrication in three ways: 1) Up to a 100X reduction in prototype manufacturing time, resulting in cost savings and increasing the speed of R&D cycles; 2) Significantly reducing CapEx by replacing multiple fabrication tools with one single tool; and 3) Creating complex 3D structures directly, significantly improving on the limited extruded 2D geometries available from photolithography-based fabrication. Additionally, the 3D manufacturing capability can be extended to macro-scale components and impact industries such as energy conversion and aerospace by providing complex 3D structures made from single-crystal silicon carbide for extreme high-temperature operation.The proposed project combines elements of advanced nonlinear optics with electrochemical etching of semiconductor materials to enable the 3D manufacturing technique for single-crystal silicon and silicon carbide. While the fundamental physical mechanism has been demonstrated in work leading up to this project, there are important questions remaining about control of the material removal process, the surface quality of the final structure, and the rate at which material can be removed. These questions need to be addressed to understand which applications of the 3D manufacturing technique are commercially viable. The technical objectives and tasks for this project have been designed to answer these questions through careful experimentation and, with the data obtained, identify the most promising applications to pursue. Experiments for both silicon and silicon carbide will be conducted that explore a range of permutations of input parameters and variables for the 3D manufacturing process. Results of these experiments will be studied and characterized to identify optimal etch parameters and the etch results possible with those etch parameters. At the conclusion of this Phase 1 STTR project, the capabilities of the 3D fabrication technique will be better understood and a clear path for commercializing the capability will be identified.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这种小型企业技术转移(STTR)I阶段项目的更广泛影响是开发3D制造技术,该技术为高质量的,单晶硅和碳化物的高质量,单晶型硅和硅胶提供了3D打印(即快速原型,复杂的3D结构的创建等)的好处。该技术将与传统的基于光刻的半导体制造竞争,以涉及诸如微电动机电系统(MEM)传感器,例如手机和车辆安全气囊中的加速度计,用于光学通信网络和数据中心的硅光子学,用于药物企业和其他生物循环的微流体和其他生物循环的硅光子学。 3D制造技术以三种方式优于传统的半导体制造:1)制造时间的原型制造时间减少了100倍,从而节省了成本并提高了研发周期的速度; 2)通过用一种工具替换多个制造工具来大大降低资本支出; 3)直接创建复杂的3D结构,从基于光刻的制造可用的有限挤出的2D几何形状上显着改善。此外,3D制造能力可以扩展到宏观尺度组成部分,并通过提供由单晶碳化硅制成的复杂的3D结构,以实现极高的高温操作,从而影响诸如能量转换和航空航天等行业,例如,将非线性光学的元素与单个隔离材料的隔音组合,以实现ElectroChemical Materials的启用,以实现极高的高温操作。碳化硅。尽管在该项目的工作中已经证明了基本的物理机制,但仍存在有关控制材料去除过程的重要问题,最终结构的表面质量以及可以去除材料的速率。这些问题需要解决,以了解3D制造技术的哪些应用在商业上可行。该项目的技术目标和任务旨在通过仔细的实验​​来回答这些问题,并通过获得数据确定最有前途的应用程序。将进行硅和碳化硅的实验,以探讨3D制造过程的一系列输入参数和变量的排列。这些实验的结果将进行研究和表征,以识别最佳的蚀刻参数以及这些蚀刻参数可能的蚀刻结果。在此阶段1 STTR项目的结论中,将更好地理解3D制造技术的能力,并确定将功能商业化的清晰途径。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛的审查标准通过评估来获得支持的。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Gregory Nielson其他文献

Gregory Nielson的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Gregory Nielson', 18)}}的其他基金

Special Project: Building Relationships with Asis to Foster Research Exchanges and Student Training in Scientific Datea Visualization and Modeling
特别项目:与 Asis 建立关系,促进科学数据可视化和建模方面的研究交流和学生培训
  • 批准号:
    0739023
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Geometry Processing for IsoSurfaces
等值面的几何处理
  • 批准号:
    0514606
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Data Management Tools for Surfaces and Volume Data
表面和体积数据的数据管理工具
  • 批准号:
    0083609
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

高层钢结构建模-优化-深化的跨阶段智能设计方法
  • 批准号:
    52308142
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
游戏化mHealth干预模式下精神障碍出院患者自杀风险管理策略的实施科学研究——基于多阶段优化策略
  • 批准号:
    72374095
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    40 万元
  • 项目类别:
    面上项目
非洲爪蟾IV型干扰素IFN-upsilon在不同发育阶段的抗病毒功能研究
  • 批准号:
    32303043
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
壳斗科植物传播前阶段种子捕食的地理格局及其驱动机制
  • 批准号:
    32371612
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
计及海量多元逆变资源下垂参数动态优化的配电网多阶段协调运行研究
  • 批准号:
    52307091
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

STTR Phase I: Bio-optical Sensor for the Direct Detection of Sinking Marine Particles
STTR 第一阶段:用于直接检测下沉海洋颗粒的生物光学传感器
  • 批准号:
    2136735
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
STTR Phase I: Three-Dimensional Printing of Micro-Capillary Needle via Direct Laser Writing
STTR 第一阶段:通过直接激光写入三维打印微毛细管针
  • 批准号:
    1938527
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
STTR Phase I: A Direct Lithium-Ion Battery Recycling Process Yielding Battery-Grade Cathode Materials
STTR 第一阶段:直接锂离子电池回收工艺生产电池级正极材料
  • 批准号:
    1819982
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
STTR Phase II: Spatially controlled direct transfer printing of semiconductor components for high-performance flexible electronic devices
STTR第二阶段:用于高性能柔性电子设备的半导体元件的空间控制直接转移印刷
  • 批准号:
    1738514
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
STTR Phase I: Spatially controlled direct transfer printing of semiconductor components for high-performance flexible electronic devices
STTR第一阶段:用于高性能柔性电子设备的半导体元件的空间控制直接转移印刷
  • 批准号:
    1521450
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了