Лекции по наноматериалам и нанотехнологиям
жүктеу/скачать 12,63 Mb. Pdf көрінісі
|
Nanomateriali i nanotehnologii bak
| б
поверхность после травления. На рис 2.23. в приведен массив точек окисла, диаметр точек 44 нм, высота 1,2 нм. Точки расположены на расстоянии 60 нм друг от друга. Они получены подачей импульса напряжения 14 В при сканировании зонда (обратная связь в импульсе отключалась.) Процесс проводят в контактном и бесконтактном режимах. Для создания проводящих кантиливеров применяют проводящие покрытия 2 2 , , , x Pt Au W C TiO на кремниевых и нитридных кантилеверах. Перьевая нанолитография (метод нагруженного пера, нанописьмо). Предложен в 1999 г. «Перо» - зонд АСМ. «Бумага» – подложка, «чернила» - жидкие органические вещества или их растворы. Зонд АСМ рисует чернилами на поверхности подложки. Диапазон ширины линии - от 10нм до 1мкм. Скорость движения зонда при записи от нескольких нанометров в секунду до 100 нм/сек. Метод медленный, но эффективный для создания прототипов различных приборов, и биотехнологии, фармацевтике и для исследования белков и ДНК. Схема процесса перьевой нанолитографии приведена на рис. 2.24. 126 Рис. 2. 24. Cхема процесса перьевой нанолитографии. [6] На зонд АСМ наносится 5 нм вещество «чернил» осаждением из пара или погружением в раствор с последующей сушкой. Молекулы вещества показаны волнистыми линиями. В атмосферных условиях на поверхностях зонда и подложки всегда имеется несколько монослоев адсорбированной воды, которые образуют мениск при контакте. Форма мениска зависит от относительной влажности и смачивающих свойств подложки и зонда. Молекулы осаждаемого вещества посредством диффузии переносятся через мениск и осаждаются на подложке. Зонд движется, вдоль подложки, создавая рисунок. Возможно перетекание жидкости с зонда на образец под действием капиллярных сил. Молекулы «чернил» должны химически связываться с поверхностью подложки, образуя упорядоченные самоорганизованные слои. Тогда нанесенный рисунок прочен и не расплывается. Химическая связь образуется между атомами серы S или селена Se и золотой Au подложкой. В качестве «чернил» для золотых подложек используются 1-октадеканетиол (ОДТ) и12-меркаптогексадеканоидная кислота (МНА). Разрешающая способность (минимальная ширина линий) зависит от радиуса кривизны острия зонда, скорости движения зонда при записи, относительной влажности. Минимальное расстояние между линиями 5 нм . Линии имеет ширину от 15 нм до нескольких сотен нанометров. Рис. 2.25. Слева: «перьевая» запись молекулами МНА на поверхности золота. Справа: СЭМ- изображение литографического устройства с 8 кантилеверами.[6] 127 На рис. 2.25 приведено изображение литографического устройства с 8 кантилеверами, изготовленного из единого монокристалла кремния методами микроэлектронной технологии. Устройство дает ширину линий 60 нм при скорости записи 0,5 мкм/с, расстояние между кантилеверами -350 нм. Существует наномеханическое устройство сверхплотной записи данных «Miilipede» («Многоножка»). Плотность записи - 0,186 Тбит/см 2 , размер области записи 2 6,3 6,3 мм . Основной инструмент записи/чтения матрица содержащая 64 64 кантилевера с зондами информация хранится в виде последовательностей мест с углублениями («1») и мест с их отсутствием(«0»). Углубления записаны на полимерных пленках нанометровой толщины. На рис. 2.26 приведена сканирующая электронная микрофотография чипа с матрицей 32 32 кантилевера. На изображении чипа показаны нагревательные элементы с каждой стороны матрицы и четыре температурных датчика в углах матрицы. Они позволяют контролировать разность температур между матрицей и средой в 1 о С. На рис. 2.26 втором слева, увеличенное изображение секции матрицы кантилеверов. На рис. 2.26 третьем слева, показаны ячейки отдельного П-образного кантилевера. Справа зонд кантилевера в двух увеличениях. Перекладина в П-образном кантилевере представляет собой нагревательную платформу из высокоомного кремния. Светлой точкой отмечено расположение зонда. Ноги П-образного кантилевера, это x - и y - выводы из низкоомного кремния. Способ записи – термомеханический. Через кантилевер создается локальное давление на слой полимера и одновременно производится локальный нагрев полимера протеканием тока по П-образному кантилеверу. В процессе записи на адресную строку в матрице кантилеверов на 20 мкс подается отрицательное смещение, одновременно на столбцы подаются входные данные от мультиплексора. Для «1» положительное смещение, для 0-земля, ток идет через все кантилеверы строки. Фиксируют «1» только кантилеверы с положительным смещением. Ток, идущий через заземленные кантилеверы, недостаточен для размягчения резиста, и эти кантилеверы записывают «0». В процессе чтения на адресную строку подается отрицательное смещение, а на столбцы-земля (через предохранительный резистор 10 кОм) и кантилеверы поддерживают слабо нагретыми. Во время сканирования измеряют напряжения на резисторах, что позволяет считывать записанные данные. 128 Рис. 2.26. Слева направо: Увеличенное изображение секции матрицы 32 32 кантилеверов, ячейки отдельного П-образного кантилевера, Зонд кантилевера, и выше острие зонда. [6] жүктеу/скачать 12,63 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|