Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курс лекций НЭ_ч4-ч5_Богач_2013.doc
Скачиваний:
665
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
3.61 Mб
Скачать
      1. 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 > п

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.

      1. 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.