- •Курс лекций
- •Технологии наноэлектроники
- •Молекулярно-лучеваяэпитаксия.
- •Газофазная эпитаксия из металлоорганических соединений.
- •Нанолитография.
- •Разрешающая способность.
- •Оптическая литография.
- •Рентгеновская литография.
- •Электронная литография.
- •Ионная литография.
- •Возможности методов литографии в наноэлектронике.
- •Нанопечатная литография.
- •Процессы травления в нанотехнологии.
- •Процессы самосборки повторяющихся структур.
- •Самосборка в объемных материалах.
- •Самосборка при эпитаксии.
- •Пленки пористых материалов.
- •Пленки пористого кремния.
- •Пленки пористого оксида алюминия.
- •Пленки поверхностно-активных веществ.
- •Основные определения и механизмы.
- •Осаждение пленок пав.
- •Пленки на основе коллоидных растворов.
- •Основные определения и свойства.
- •Золь-гель технология.
- •Методы молекулярного наслаивания и атомно-слоевой эпитаксии.
- •Зондовые нанотехнологии.
- •Физические основы зондовой нанотехнологии.
- •Контактное формирование нанорельефа.
- •Бесконтактное формирование нанорельефа.
- •Локальная глубинная модификация поверхности.
- •Межэлектродный массоперенос.
- •Электрохимический массоперенос.
- •Массоперенос из газовой фазы.
- •Локальное анодное окисление.
- •Стм-литография.
- •Методы исследования наноструктур.
- •Сканирующая зондовая микроскопия.
- •Сканирующая туннельная микроскопия.
- •Атомно-силовая микроскопия.
- •Ближнепольная сканирующая оптическая микроскопия.
- •Масс-спектроскопия атомов и молекул.
- •Определения и возможности.
- •Конструкции масс-анализаторов.
- •Вторично ионная масс-спектроскопия.
- •Электронные микроскопы.
- •Просвечивающие электронные микроскопы.
- •Растровые электронные микроскопы.
- •Метод дифракции медленных электронов (дмэ).
- •Метод дифракции отраженных быстрых электронов (добэ).
- •Оже-электронная спектроскопия.
- •Фото-электронная спектроскопия.
- •Полевая эмиссионная микроскопия.
- •Эллипсометрия.
- •Конфокальная сканирующая оптическая микроскопия.
- •Радиоспектроскопия.
- •Электронный парамагнитный резонанс.
- •Ядерный магнитный резонанс.
- •Ядерный квадрупольный резонанс.
- •Рентгено-структурный анализ.
- •Метод Лауэ.
- •Метод Дебая-Шеррера.
- •Компьютерный метод дш.
Контактное формирование нанорельефа.
Контактное формирование нанорельфа представляет собой технологический процесс формирования заданного микрорельефа поверхности.
Контактное формирование нанорельефа основано на воздействии зонда (СТМ или ACM) на поверхность подложки при их механическом взаимодействии. В этом случае зонд может быть использован в качестве микромеханического инструмента для обработки подложки.
Существуют различные методики контактного формирования нанорельефа.
Для выравнивания поверхности подложки разработана методика использования адсорбата газа, находящегося на поверхностях зонда и подложки. Условие сохранения формы зонда можно записать в виде:
τз = К∙τп
где τз — напряжение пластической деформации зонда (для вольфрама 8,9∙109 Н/см2), τп — напряжение пластической деформации подложки (для подложки из олова τп ≈ 1,1 • 109 Н/см2), К — коэффициент запаса динамической прочности зонда, который примем равным К = 4.
Если вертикально расположенный сканер с К = 4 работает в колебательном режиме с частотой f (102 Гц) и амплитудой колебаний d (10-7 см = 1 нм), то максимальная сила воздействия на подложку F определяется выражением
где М — масса сканера с зондом, обычно она составляет примерно 5 г.
Условие деформации подложки и сохранения зонда записывается в виде
τз > >τп
где R — усредненный радиус касания зонда с подложкой.
При пластической деформации подложки в процессе касания зонда происходит выдавливание адсорбата из области соприкосновения. Время выдавливания адсорбата оценивается величиной порядка 0.5 мс. Этого достаточно, чтобы предотвратить непосредственное касание зонда с подложкой. Время выдавливания адсорбата увеличивается при наличии пленок окислов на поверхности электродов.
Используют выравнивание участка поверхности, например пленки золота, методом контактного «выглаживания». Гладкие подложки удается получить путем сканирования при вертикальной модуляции зонда на частоте порядка 1 кГц.
В технике контактного формирования нанорельефа по верхности подложек предпочтительно использовать зонды с алмазными остриями. Для этого кристаллы алмаза легируют соответствующими примесями для получения достаточной их проводимости.
Бесконтактное формирование нанорельефа.
Бесконтактное формирование нанорельфа представляет собой технологический процесс создания на поверхности металлических подложек заданных наноструктур.
К таким наноструктурам могут быть отнесены, например, отдельные бугорки на поверхности. В определенной системе наличие такого бугорка означает один бит информации, а его отсутствие, соответственно, ноль.
Локальная деформация подложки может быть осуществлена различными путями. Одним из них является воздействие зонда СТМ путем создания механического напряжения σ за счет электростатического поля E :
σ=ε∙ε0∙E2/2
где ε — диэлектрическая проницаемость среды между зондом и подложкой, ε0— диэлектрическая проницаемость вакуума, E — напряженность электрического поля.
Существует понятие электростатического поля порога пластической деформации E0 : E0= 2.l∙103∙ τ0.5 В/см, где τ — механическое напряжение, при котором начинается пластическая деформация.
Другой способ заключается в локальном тепловыделении при прохождении больших плотностей тока через поверхность подложки. Возможны методы «холодной» деформации подложек, основанные на поверхностной диффузии атомов подложки в неоднородных электрических полях.
В методе бесконтактного формирование нанорельефа целесообразно использовать переменное гармоническое электрическое поле на частотах, лежащих в мегагерцевом диапазоне, в котором исключается возникновение перемычек между зондом и подложкой.