WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 |

«5. Сканирующая зондовая литография Содержание 5. СКАНИРУЮЩАЯ ЗОНДОВАЯ ЛИТОГРАФИЯ 5.1. ЦЕЛИ РАБОТЫ 5.2. ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ 5.3. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 5.4. МЕТОДИЧЕСКИЕ ...»

-- [ Страница 1 ] --

Содержание

5. Сканирующая зондовая литография

Содержание

5. СКАНИРУЮЩАЯ ЗОНДОВАЯ ЛИТОГРАФИЯ

5.1. ЦЕЛИ РАБОТЫ

5.2. ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

5.3. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

5.4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

5.5. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

5.6. ЗАДАНИЕ

5.7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

5.8. ЛИТЕРАТУРА

5-1 СЗМ NanoEducator. Учебное пособие Лабораторная работа была разработана Нижегородским Государственным Университетом им. Н.И. Лобачевского 5.1. Цели работы 1. Изучение физических основ зондовой нанотехнологии.

2. Изучение различных видов литографии, выполняемых с помощью сканирующего зондового микроскопа.

3. Получение практических навыков выполнения динамической силовой литографии.

5.2. Информация для преподавателя Работа состоит из двух частей и выполняется каждым студентом индивидуально.

Обязательная практическая часть работы выполняется на одном занятии и занимает 4 часа. Выполнение литографии авторского изображения (по желанию студента) выполняется на втором занятии и занимает 4 часа.

Образец для выполнения литографии: фрагмент компакт-диска без записи информации со снятым защитным слоем.

До начала работы необходимо подобрать зонды для каждого студента и выполнить литографию тестового изображения на одном из приборов.

5.3. Содержание работы Физические основы зондовой нанотехнологии. Изучение видов сканирующей зондовой литографии.

Нанесение тестового изображения (samples\litho\nanoworld.bmp) на полимерную поверхность в режиме динамической силовой литографии, выбор оптимальных условий литографии.

Выполнение литографии авторского изображения (по желанию студента).

Введение В настоящее время в мире сформировался ряд «критических» направлений науки и техники, определяющих конкурентоспособность наукоемких отраслей промышленности. Микроэлектроника и микротехнология, то есть сверхминиатюрные электронные приборы и способы их реализации на микроуровне, начиная со второй половины ХХ столетия доминировали в обеспечении научнотехнического прогресса.

Прибор NanoEducator полноценно работает только в учетной записи пользователя «Администратор компьютера».

5- 5. Сканирующая зондовая литография Задача уменьшения линейных размеров элементов микросхем – одна из основных в микроэлектронике. В настоящее время уровень развития технологий в этой области достиг субмикронных размеров и переходит уже на наноуровень.

Изменяется и физика работы элементов – теперь она основывается преимущественно на принципах квантовой механики [Лит. 5-1].

Создание интегральных наноэлектронных квантовых схем, по существу, является конечной целью нанотехнологии [Лит. 5-2]. Нанотехнологию, таким образом, можно определить как совокупность способов и приемов создания функциональных элементов нанометровых размеров на поверхности твердых тел, в том числе из отдельных молекул и атомов, с возможностью одновременной их визуализации и контроля.

Традиционный метод, включающий создание масок на поверхности полупроводниковой пластины с последующим применением различных видов микролитографии все более высокого разрешения, в том числе рентгено-, электроноили ионной литографий, позволяет создавать элементы с нанометровыми поперечными размерами. Однако создание элементов на основе отдельных молекул или атомов традиционными путями невозможно.

Изобретение в 1981 г. Г. Биннигом и Х. Рорером сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) открыло, прежде всего, новый путь для неразрушающего контроля проводящих материалов с разрешением вплоть до 0,01 нм. Еще большие возможности открылись с созданием атомного силового микроскопа (АСМ), с помощью которого стало возможным изучать рельеф не только проводящих, но и диэлектрических материалов.

Создатели сканирующего зондового микроскопа (СЗМ) первыми предложили использовать его и в качестве инструмента для модификации поверхности образца.

Действительно, в области локального контакта зонда с образцом могут возникать достаточно большие силы, напряженности электрического поля и плотности электрических токов. Раздельное или совместное действие этих факторов может приводить к заметной локальной модификации поверхности образца и зонда. То есть, повышая уровень взаимодействия между зондом и образцом, можно перевести СЗМ из измерительного режима работы с нулевым или минимальным уровнем разрушения исследуемой поверхности, в литографический режим, обеспечивающий создание на поверхности образца заранее заданных структур с нанометровым уровнем пространственного разрешения. Таким образом, было открыто новое направление – зондовая нанотехнология.

К настоящему времени зондовая нанотехнология уже привела к созданию дискретных устройств наноэлектроники в виде отдельных функциональных элементов (МОМ диод, одноэлектронный транзистор [Лит. 5-3]), устройств памяти со сверхплотной записью информации [Лит. 5-4]. При этом в полной мере могут быть реализованы идеи молекулярной электроники [Лит. 5-5], когда в качестве элементной базы предполагается использование и модификация отдельных молекул.

Физические основы зондовой нанотехнологии [Лит. 5-6] В сканирующем туннельном микроскопе при напряжении между игольчатым электродом и подложкой 5 В и зазоре между ними 0,5 нм возникают электрические СЗМ NanoEducator. Учебное пособие поля приблизительно 108 В/см, сравнимые с внутриатомными. Преимуществами таких полей являются их локальность, определяющаяся степенью заострения зонда, и низкие приложенные напряжения, которые не могут вызывать ионизацию молекул и атомов в межэлектродном зазоре. При таких полях возможны плотности токов электронной эмиссии до 108 А/см2, которые можно оценить по формулам ФаулераНордхейма:



где E – напряженность электрического поля (В/см), – работа выхода электрона из электрода, к которому приложено электрическое поле (В). Сверхплотный пучок электронов из игольчатого электрода может вызвать на подложке локальный разогрев. Локальное повышение температуры по радиусу r вдоль поверхности от оси пучка для изотропных подложек можно оценить по формуле:

где U – напряжение, приложенное к электродам, I – туннельный ток, k – коэффициент термической проводимости подложки, l – длина неупругого рассеяния электронов в подложке.

электродов механическое напряжение:

где – диэлектрическая проницаемость среды между электродами, о – диэлектрическая проницаемость вакуума. Это поле может быть достаточным для локальных упругих и пластических деформаций поверхности металлических электродов. Например, на воздухе при полях E E0 (E0 – электростатическое поле порога пластической деформации), где E0 = 2,1 103 2 В/см, ( – механическое напряжение, при котором наблюдается пластическая деформация, Па), возможна локальная пластическая деформация металлической подложки в виде бугорков. При этом более жесткий игольчатый электрод может оставаться неизменным.

Для полупроводниковых подложек, когда внешнее электрическое поле проникает в объем полупроводника, ситуация усложняется, при этом возможна, в частности, локальная глубинная деформация подложек.

С помощью сильного электрического поля в межэлектродном зазоре возможна заметная поляризация молекул среды и их перестройка (например, геометрическая изомерия), а за счет диполь-дипольного взаимодействия молекул и примесей возможно образование проводящих молекулярных мостиков из адсорбата электродов, либо из жидкой диэлектрической фазы, находящейся в межэлектродном зазоре.

С помощью СТМ или АСМ иглы возможно и прямое механическое воздействие на подложку. Тогда при превышении порога пластической деформации подложки при локальном царапании или постукивании зондом возможна ее необратимая механическая деформация.

5- Таким образом, основными факторами, определяющими процессы нанотехнологии, являются: локальные электрические поля, сравнимые с внутримолекулярными и атомными; сверхбольшие плотности токов и их электродинамическое воздействие; сверхплотные локальные потоки тепла, вызванные протекающими токами; локальные механические деформации.

Виды сканирующей зондовой литографии В соответствии с видами локального взаимодействия СЗМ зонда с поверхностью выделяют следующие виды зондовой литографии:

- СТМ литография;

- АСМ анодно-окислительная литография;

- АСМ силовая литография;

- Другие специфические виды (электростатическая зарядовая литография, литография с помощью зонда ближнепольного оптического микроскопа СТМ литография Существует множество разновидностей СТМ литографии. Наиболее простой способ модификации поверхности с помощью СТМ заключается в непосредственном контактном воздействии СТМ зонда на поверхность. Это приводит к появлению ямки на поверхности образца, но при этом может повреждаться и сам зонд. Более щадящий способ воздействия на поверхность заключается в подаче на образец импульса тока высокой плотности или электрического поля высокой напряженности. Поверхность образца под зондом при этом может расплавляться и даже частично испаряться (Рис. 5-1). СТМ зонд может перемещать частицы материала по поверхности образца, либо удалять их оттуда, манипулировать большими молекулами и даже отдельными атомами (Рис. 5-2).

Рис. 5-1. Пример СТМ литографии. На СТМ изображении (размер скана 256x256 нм2) трехмонослойной проводящей пленки Ленгмюра-Блоджет (б) видны кратерообразные дефекты глубиной в один монослой после локального приложения трех импульсов СЗМ NanoEducator. Учебное пособие Рис. 5-2. Пример СТМ литографии. Название фирмы IBM составлено из атомов ксенона (светлые точки), осажденных на поверхность никеля. Игла подводилась к выбранному атому Xe, и на нее подавалось электрическое напряжение, которое заставляло атом прилипнуть к игле. Затем игла перемещалась в заданное место, и подачей отрицательного импульса напряжения атом стряхивался с иглы обратно на подложку.

На рисунках а) – г) показаны последовательные стадии поатомной сборки самой маленькой в мире рекламы (размер скана ~ 1010 нм2) Локальное анодное оксидирование В этом виде литографии изменяется не только рельеф образца, но и локальные электрофизические свойства его поверхности. Например, при подаче напряжения на проводящий АСМ зонд на поверхности образца может начаться электрохимический процесс, и металлический слой под зондом начнет окисляться. Этот метод используется на воздухе, когда зонд и поверхность материала покрыты тонким слоем абсорбированной воды. Когда зонд приближается достаточно близко к поверхности образца, эти абсорбированные слои соприкасаются, и вследствие капиллярного эффекта, между острием и образцом возникает водяная перемычка.

Таким образом, при подаче напряжения возникает электрохимическая реакция между зондом и поверхностью образца в водной среде. Если поверхность имеет положительный заряд, а острие – отрицательный, то они будут электрохимически взаимодействовать соответственно как анод и катод, и непосредственно под острием начнет расти оксидный слой (Рис. 5-3).

Рис. 5-3. Схема процесса локального анодного оксидирования с помощью проводящего АСМ зонда (а) и изображение (размер скана 200х200 нм2) сверхтонкой пленки титана на поверхности кремния (б), окисленной в заданных точках Необходимо отметить, что диаметр оксидных наночастиц, измеренный по полувысоте, составляет 8-10 нм. При использовании таких наночастиц в качестве 5- элементов записи эффективная плотность записи информации может составить Тб/кв. дюйм.

Наномодификация поверхности не ограничивается только формированием точек.



Pages:     || 2 | 3 |
 

Похожие работы:

«Федеральное агентство по образованию АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОУВПО АмГУ УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой религиоведения А.П. Забияко _2007г. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ Эволюция религии в современном мире для специальности: 031801 Религиоведение Составитель: к.и.н., доцент кафедры Е.А. Капранова Печатается по решению редакционно-издательского совета факультета социальных наук Амурского государственного университета Е.А.Капранова Учебно-методический комплекс по дисциплине...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ДИНАМИКИ СИСТЕМ И ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК Серия: Неклассические задачи динамики и управления Выпуск 3 В.А. Дыхта ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ Учебное пособие Иркутск 2013 УДК 517.977.5 Рекомендовано к изданию Ученым советом ИДСТУ СО РАН Серия Неклассические задачи динамики и управления основана в 2013 году Научный редактор серии: д-р физ.-мат. наук, чл.-к. РАН А.А. Толстоногов Рецензенты: канд....»

«Федеральное агентство по образованию Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ) Кафедра проектирования автомобильных дорог МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению лабораторных работ ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ИНЖЕНЕРНОГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ по дисциплине Изыскания автомобильных дорог Составители: А.Г. Малофеев, В.В. Голубенко Омск Издательство СибАДИ 2008 УДК 625.72 : 681.5 ББК 39.311 Рецензент канд. техн. наук, доц. Т.П. Синютина Работа одобрена научно-методическим советом...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Факультет дизайна и технологии Кафедра конструирования и технологии одежды ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТРИКОТАЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ПЛОСКОВЯЗАЛЬНОМ ОБОРУДОВАНИИ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОДЕЖДЫ DESIGN KNIT 7 (по дисциплинам Основы ресурсосберегающих технологий и Конструирование трикотажных изделий) Учебно-методическое пособие...»

«Государственное санитарно-эпидемиологическое нормирование Российской Федерации _ 2.1.10 СОСТОЯНИЕ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ В СВЯЗИ С СОСТОЯНИЕМ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ И УСЛОВИЯМИ ПРОЖИВАНИЯ НАСЕЛЕНИЯ ОЦЕНКА РИСКА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПЕРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ (ДО 300 ГГЦ) В УСЛОВИЯХ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ Методические рекомендации МР 2.1.10.0061-12 Москва 2012 2 Оценка риска для здоровья населения при воздействии переменных электромагнитных полей (до 300 ГГЦ) в условиях...»

«Методические рекомендации. Профилактика и лечение сопутствующих заболеваний (туберкулеза, вирусных гепатитов и ИППП) у взрослых и подростков, больных ВИЧ-инфекцией(утв. Минздравсоцразвития РФ 29.12.2006 N 7126-РХ) Документ предоставлен КонсультантПлюс www.consultant.ru Дата сохранения: 16.06.2012 Методические рекомендации. Профилактика и лечение Документ предоставлен КонсультантПлюс сопутствующих заболеваний (туберкулеза, вирусных гепатитов и ИППП) у взрослых и подростков, больных...»

«Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина Кафедра информационно-измерительных систем. Ю.А. Дадаян ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СХЕМ. Методические указания для студентов специальности 200106 Информационно-измерительная техника и технологии. Москва, 2005 г. 1 УДК 621.317.39 (075.8) Ю.А. Дадаян Физические основы получения информации. Методические указания для студентов специальности...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Нижегородский государственный университет им.Н.И.Лобачевского В.И. Швецов, А.Н. Визгунов, И.Б. Мееров БАЗЫ ДАННЫХ Учебное пособие Издательство Нижегородского госуниверситета Нижний Новгород 2004 УДК 681.3 ББК 32.97 Ш 93 Ш 93 Швецов В.И., Визгунов А.Н., Мееров И.Б. Базы данных. Учебное пособие. Нижний Новгород: Изд-во ННГУ, 2004. 217 с. Учебное пособие посвящено важнейшей составляющей широко разрабатываемых и используемых информационных...»

«2 Программа, методические указания и контрольные задания рассмотрены и одобрены на заседании геологической ПЦК Протокол № от Председатель ПЦК:_ Москальцова М.С. 3 Содержание стр. 1. Пояснительная записка.. 4 2. Общие методические рекомендации. 5 3. Тематический план содержания дисциплины. 6 4. Основное содержание дисциплины. 7 5. Список рекомендуемой литературы. 34 4 Пояснительная записка Настоящие методические указания и контрольные задания переработаны в соответствии с новой программой...»

«Предисловие Курсовая работа является первой научно-исследовательской работой, которая позволяет студенту глубже ознакомиться с отдельными наиболее важными и актуальными проблемами гражданского права, приобрести опыт самостоятельной поисково-избирательной работы, применить знания логического и методологического изложения собранного материала. Кроме того, работа должна способствовать выработке у студента навыков работы с практическим и нормативным материалом, а также знакомство с доктриальными и...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.