مقالة منهجية

تصنيع النانو المغناطيسية في أغشية نيتريد السيليكون لدراسات دوامة مغناطيسية باستخدام تقنيات الفحص المجهري الإرسال

8.6K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/57817

⸱

يوليو 2, 2018

 ,  , 
1CEITEC BUT, Brno University of Technology

في هذه المقالة

ملخص

ويرد على بروتوكول لتلفيق المغناطيسية المتناهية الصغر والنانو مع تكوينات تدور تشكيل الدوامات المغناطيسية مناسبة لانتقال المغناطيسي الأشعة السينية دراسات مجهرية (متكسم) ومجهر إلكتروني (TEM).

الملخص

السماح ميكروسكوبيس المغناطيسية الإلكترونات والأشعة السينية للتصوير المغناطيسي عالية الدقة وصولاً إلى عشرات نانومتر. ومع ذلك، العينات تحتاج إلى تكون مستعدة في الأغشية الشفافة التي هشة للغاية وصعبة التعامل. نقدم عمليات تصنيع العينات مع المغناطيسية المتناهية الصغر والنانو مع تكوينات تدور تشكيل الدوامات المغناطيسية يناسب لورينتز مجهر إلكتروني وانتقال المغناطيسي الأشعة السينية دراسات مجهرية. يتم إعداد العينات في أغشية نيتريد السيليكون والتلفيق يتكون من تدور طلاء والأشعة فوق البنفسجية وشعاع الإلكترون الطباعة الحجرية، تطوير المواد الكيميائية من المقاومة، وتبخر المواد المغناطيسية التي تليها انطلاقة عملية تشكيل الهياكل المغناطيسي النهائية. العينات لورينتز مجهر إلكتروني يتكون من نانوديسكس المغناطيسية التي أعدت في خطوة واحدة الطباعة حجرية. تستخدم العينات مجهر الأشعة السينية المغناطيسي للتجارب الديناميكية مغنطة حل الوقت، ونانوديسكس المغناطيسي وتوضع على الدليل موجي الذي يستخدم لتوليد نبضات المجال المغناطيسي للتكرار عن طريق تمرير الكهرباء الحالية من خلال الدليل الموجي. يتم إنشاء الدليل الموجي في خطوة إضافية الطباعة حجرية.

المقدمة

ودرس المغناطيسية للنانو مكثف في العقدين الماضيين أثر الاتجاهات التكنولوجية نحو التصغير. كما الأبعاد الجانبية للهياكل تصبح أصغر وأصغر، الخصائص المغناطيسية لهياكل المغناطيسية بداية لتكون محكومة بهندسة الهيكل بالإضافة إلى خصائص المواد المغناطيسية. سلوك العناصر المغناطيسية المختلفة من المواد السائبة المجهرية وقد استعرضت في التفصيل (مثلاً، أوبير وتشافر)1. أحد الأمثلة الأكثر شهرة للمغنطة غير تافهة أرض الدولة هو الشباك الدوامات المغناطيسية مغنطة الهياكل التي تحدث في أقراص مغناطيسية رقيقة ميكرون و submicron الحجم والمضلعات. مغنطة هنا هو الشباك في الطائرة حول دوامة الخروج من الطائرة كور2،3. درست عكس مغنطة الدوامات المغناطيسية على نطاق واسع في كل من ثابت4،،من56 و دينامية7،،من89،10 نظم. التطبيقات الممكنة للدوامات المغناطيسية هي، مثلاً، ذاكرة بت متعددة الخلايا11، دوائر المنطق12، الترددات اللاسلكية أجهزة13أو الموجه تدور بواعث14.

الصورة في دوامة مغناطيسية وخصوصا قلب الدوامة، ينبغي أن يكون القرار المكانية لأسلوب الفحص المجهري كما إغلاق ممكن إلى الأساسية الطول المغناطيسي جداول (أقل من 10 نانومتر). المجهر الإلكتروني لورينتز انتقال15 (لتيم) و الفحص المجهري المغناطيسي انتقال الأشعة السينية16 (متكسم) مرشحا مثاليا لتصوير الدوامات المغناطيسية كما أنها توفر عالية دقة مكانية ويقدم متكسم أيضا إلى ارتفاع الزماني القرار للدراسات ديناميات المغنطة. ومن سيئات هذه التقنيات هو إعداد نماذج معقدة، وهو موضوع الورقة المقدمة.

العمليات التي قدمت هنا شرح تصنيع العينات المستخدمة للتصوير الدوامات المغناطيسية بال17 و10،متكسم11. هي كلا التقنيات ذات الطابع الإرسال، ونظرا لأنه من الضروري أن افتعال الهياكل في أغشية رقيقة. الأغشية التي تكون عادة مصنوعة من نيتريد السيليكون ونطاقاتها سمك من عشرات نانومتر إلى بضع مئات من نانومتر. ويتطلب كل من هاتين الطريقتين هندسة إطار دعم مختلفة. وفي حالة متكسم، هو الإطار 5 × 5 مم2 والنافذة كبيرة، 2 × 2 مم2. في حالة TEM، هندسة الإطار دائرة من 3 مم في القطر مع حجم الإطار اعتماداً على التجربة، عادة 250 × 250 ميكرون2. الأغشية التي تجلب تحديات إضافية للتعامل مع نموذج أكثر صعوبة مع خطر كسر النوافذ أثناء جميع عمليات الطباعة الحجرية.

يمكن أن يتم تصنيع عينات الإيجابية والسلبية على السواء مقاومة تقنيات الطباعة الحجرية18. يستخدم عملية الطباعة الحجرية مقاومة إيجابية مقاومة إيجابية؛ التركيب الكيميائي لمقاومة التغييرات عند التشعيع والجزء الظاهر سوف تصبح قابلة للذوبان في المطور الكيميائية. سوف يغسل المنطقة المعرضة في حين تبقى منطقة لم يتعرضوا على الركازة. في حالة عملية الطباعة حجرية مقاومة سلبية، التشعيع يصلب المقاومة وستبقى المنطقة المعرضة على الركازة بينما سوف يغسل منطقة لم يتعرضوا في المطور الكيميائية. كلا تقنيات يمكن استخدامها لتصنيع النماذج، ولكن نفضل الطباعة الحجرية مقاومة إيجابية لأنها تتطلب خطوات تصنيع أقل إذا ما قورنت بالنفي مقاومة تقنية الطباعة الحجرية. هو أيضا أسرع، وأسهل للتعامل مع، وغالباً ما توفر أفضل النتائج.

البروتوكول

علينا أن نظهر طريقة لتصنيع عينات TEM ومتكسم. نانوديسكس الاشابة بأقطار تتراوح بين 250-4000 نانومتر وسمك بين 20-100 نانومتر ملفقة على 30 نانومتر سميكة الخطيئة الأغشية لل و 200 نانومتر سميكة الخطيئة الأغشية متكسم. صور فوتوغرافية للأغشية الخطيئة التي تظهر في الشكل 1.

figure-protocol-1
الشكل 1 : صورة فوتوغرافية للأغشية الخطيئة كركيزة متكسم (يسار) وعينات (يمين) تيم- الصورة تظهر الحجم مقارنة بمسطرة. الإطار متكسم عبارة عن مستطيل 5 × 5 مم مع سمك إطار من 200 نانومتر والإطار تيم يناسب دائرة قطرها 3 مم مع سمك إطار 30 نانومتر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

1-تصنيع عينات لل

ملاحظة: في هذا القسم، ونحن تصف تصنيع العينات لل الذي يستخدم لمراقبة عملية التنو الدوامات المغناطيسية17. يتم اختيار الأغشية كركائز لأنها توفر دعم متين لتصنيع هياكل المغناطيسي ليثوجرافيكال. معياراً هاما هو سمك غشاء النافذة. أعلى من جهد متسارع يسمح اختراق عينات أكثر سمكا، ولكن أي سمك غير ضرورية سوف تسبب فقدان إشارة19. ولهذا السبب، نحن نستخدم الأغشية أنحف المتاحة من الموردين لدينا (30 نانومتر).

  1. إعداد سفلية وطلاء تدور
    ملاحظة: طلاء تدور عملية تستخدم على نطاق واسع للحصول على المطلوب من مقاومة الفيلم على الركازة. يتم إسقاط كمية صغيرة من مقاومة على الركازة ثم تدور بسرعة عالية جداً للحصول على سمك الطلاء المطلوب. طلاء تدور الأغشية تيم غريب بدلاً من ذلك بسبب من الأسباب التالية: (ط) إذا نسج الغشاء المغطى تدور في محور، المقاومة لن تكون موحدة نظراً صغيرة القطر للغشاء وأصحاب (ثانيا) فراغ لا يمكن استخدامها نظراً لأنها يمكن أن كسر الغشاء. ولهذا الغرض، قمنا بتصميم 3D محولات المطبوعة (انظر الشكل 2) الذي عقد في الغشاء خارج المحور ولا تتطلب فراغ عقد العينة.
    1. بريبكي الأغشية الخطيئة على طبق ساخن على 180 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة لإزالة أي رطوبة.
    2. إدراج محول إلى تدور المغطى وثم يضع الأغشية في المحول.
    3. مقاومة البولي ميثيل ميثا اكريلات (بولي ميثاكريلات الميثيل) معطف ك 950 تدور على 3000 دورة في الدقيقة لمدة 1 دقيقة لإنتاج سمك فيلم ما يقرب من 200 نانومتر.
    4. بعد خبز العينات على صفيحة على 180 درجة مئوية لمدة 3 دقيقة لتصلّب طبقة البولي ميثيل ميثا اكريلات.

figure-protocol-2
الشكل 2 : طباعة صورة 3D محول، يستخدم للاحتفاظ بغشاء تيم خارج المحور أثناء الطلاء تدور. يمكن أن تكون مغلفة الأغشية متعددة في نفس الوقت. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

  1. شعاع الإلكترون الطباعة الحجرية (أبل)
    1. رسم النمط المطلوب من أقراص بتنسيق نظام قاعدة بيانات الرسم (GDS) وتحميله إلى نظام الطباعة الحجرية الإلكترون الحزم (e-شعاع).
    2. تحميل العينات في نظام الكاتب الشعاع الإلكتروني ومهدت وشعاع.
    3. تعرض منطقة القرص إلى جرعة إلكترون من 260 µC/سم2 في طاقة شعاع 20 كيلو إلكترون فولط.
      ملاحظة: هي معايير مناسبة لعملية المعرض الحالي شعاع من 250 السلطة الفلسطينية وحجم خطوة 10 نانومتر. هذه الجرعات هو أعلى بنسبة حوالي 30% بالمقارنة مع معظم ركائز باكسكاتيرينج انخفاض درجة عالية في الأغشية.
  2. التنمية الكيميائية
    1. بعد التعرض، وضع العينات في كيتون إيسوبوتيل الميثيل (ميبك)-يقوم المطور للحد الأدنى 2 وقف التطوير باستخدام الكحول الأيزوبروبيل (IPA) لمدة 30 ثانية.
    2. تغسل كل عينة في المياه لمدة 30 ثانية وتسريحه باستخدام النتروجين حين عقد مع الملاقط.
    3. التحقق من وضع العينات باستخدام مجهر ضوئي في تكبير منخفض أولاً (باستخدام هدفا X 5) ومن ثم في تكبير عالية (باستخدام هدفا X 100)؛ صورة مجهر ضوئي عينة المتقدمة يظهر في الشكل 3.
  3. تبخر شعاع الإلكترون
    ملاحظة: شعاع الإلكترون تبخر20 هو شكل من أشكال المادية بخار ترسب فيه أنود هدف هو وابل من طاقة عالية إلكترون حزم التي تنتجها خيوط تنغستن مشحونة تحت فراغ عالية. الإلكترون-الشعاع يسبب ذرات من الهدف لتحويل إلى مرحلة غازية. هذه الذرات يعجل في شكل متين ومعطف كل شيء في فراغ الغرفة مع طبقة رقيقة من المواد المستهدفة. فمن الأفضل لاستخدام نظام تبخر شعاع الإلكتروني لغرض زنتها كما أنه يعطي ميزة لطيفة للقرص دون إيداع أي مواد إضافية على الحدود القرص.
    1. الشريط في الأغشية بعناية باستخدام بولي-أوكسيديفينيليني-بيروميليتيميدي (مثلاً، Kapton) على الحامل وتحويلها إلى قاعة ترسب من المبخر ه-شعاع عبر تأمين الحمولة.
    2. استخدام نظام التبخر شعاع الإلكترون لإيداع طبقة رقيقة من الاشابة (ني80الحديد20) بسمك يتراوح من 20 إلى 100 نانومتر بمعدل الترسيب Aͦ حوالي 1/س. استخدم الجهد تسارع من 8 كيلو فولت وشعاع حالية من حوالي 120 اماه.
  4. زنتها
    1. وضع الأغشية ح 1 في كوب مع الأسيتون (بنسبة 99.5 في المائة على الأقل نقاء).
    2. الآن رذاذ الأغشية مع الأسيتون بينما يمسك كل منهما الملاقط حتى تتم إزالة المعدن الزائد.
    3. إذا كان لا يزال المعدن الزائد على العينة، ضع الأغشية مرة أخرى إلى الكأس وتكرار الإجراء.
      ملاحظة: بشكل اختياري، حمام megasonic يمكن أن يساعد الإجراء زنتها. علما بأن من غير الممكن لاستخدام حمام كلاسيكية بالموجات فوق الصوتية كما أنه يكسر الأغشية.
    4. صورة نهائية صفيف أقراص مغناطيسية مع المسح الإلكتروني المجهري (SEM) في الجهد المتسارع من 5 كيلو فولت وتيار شعاع للسلطة الفلسطينية 100 للتفتيش النهائي. ويبين الشكل 3bصورة في التكبير 100000 X.
  5. تصوير لتيم
    1. جبل العينة إلى صاحب العينة تيم وأدخله في المجهر.
    2. تصحيح الارتفاع عينة ومحاذاة المجهر في وضع لورنتز في الجهد المطلوب التعجيل (في حالتنا 300 كيلو فولت) باستخدام الإجراءات العادية للمجهر.
    3. إدخال إشارة مغناطيسية ببديعة العدسة لورينتز.
    4. القيام بهذه التجربة. إمالة العينة من أجل إدخال عنصر الحقل في الطائرة (مثلاً، زاوية مناسبة هو 30 °، والتحقق من مواصفات حامل لزاوية الميل كحد أقصى).
    5. تطبيق الحقل المغناطيسي بعدسة الهدف (عادة إيقاف تشغيل في وضع لورنتز) مثيرة.
      ملاحظة: منحنى المعايرة مجال ينبغي أن توفرها الشركة المصنعة TEM.
    6. تشبع العينة وتدريجيا بمقدار المجال المغناطيسي ديكسسيتينج عدسة الهدف والتقاط الصور في الكاميرا. وتظهر نتائج المثال في الشكل 3 جيم.

figure-protocol-3
الشكل 3 : نموذج نهائي تصويرها ببصري والالكترون ميكروسكوبيس. () هذا الفريق يظهر نافذة الغشاء نيتريد السيليكون مع صفائف أقراص في المقاومة بعد وضع التعرض ومقاومة شعاع الإلكترون. (ب) يظهر هذا الفريق النهائية صفيف أقراص مغناطيسية تصويرها قبل sem. (ج) هذه اللوحة تظهر صورة لتيم الدول التنو الدوامات المغناطيسية في صفيف من نانوديسكس المغناطيسي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

2-تصنيع عينات متكسم

ملاحظة: في القياسات متكسم، نحن يمكن الاستفادة من وقت القرار هذه التقنية. بغية الأخذ إثارة عالية التردد للدوامات المغناطيسية، تلفيق دليل موجي الذهب في الخطوة الأولى ومن ثم ضع أقراص مغنطيسية على رأس الدليل الموجي في الطباعة الحجرية والخطوة الثانية. الهيكل كله مختلق على 200 نانومتر سميكة خطيئة غشاء الذي يكون شفافاً بما فيه الكفاية ل الأشعة السينية اللينة21. وصف الخطوات التفصيلية في النص التالي والتخطيطي للعملية ويرد في الشكل 4. عملية تصنيع عينة متكسم يمر عبر كافة الخطوات الموضحة أعلاه لتصنيع عينات تيم ولكن مطلوب خطوة إضافية الطباعة حجرية لاختلاق الدليل الموجي.

figure-protocol-4
الشكل 4 : الخطط لخطوات إعداد عينة مع أقراص ودليل موجي على غشاء نيتريد سيليكون لتجارب حل الوقت متكسم. وهو ينطوي الطباعة حجرية خطوتين للحصول على الهيكل النهائي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

  1. نموذج إعداد وطلاء تدور
    ملاحظة: هو الغشاء متكسم إطار 5 × 5 مم2 مع 3 × 3 مم2 واسعة و 200 نانومتر سميكة وسط الإطار. لا يمكن وضع الغشاء في تدور المغطى تشاك فراغ كما أنه كسر الغشاء. وفي هذه الحالة، نحن التصاق الغشاء إلى 10 × 10 مم2 رقاقة سيليكون لتجعل من السهل للعمل مع.
    1. بريباكي العينات الخطيئة على طبق ساخن على 180 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة لإزالة أي رطوبة من العينات.
    2. تدور معطف مقاومة إيجابية حيث على 3000 دورة في الدقيقة لمدة 1 دقيقة؛ سمك الفيلم الناتج هو ما يقرب من 500 نانومتر.
      ملاحظة: تم اختيار هذا النوع من مقاومة لحساسية أعلى أدى إلى كتابة أسرع الأوقات. يمكن الاطلاع على الاعتماد على سرعة سمك-تدور على ورقة البيانات مقاومة.
    3. بعد خبز العينات على لوحة الساخن عند 150 درجة مئوية لمدة 1 دقيقة لتصلّب طبقة مقاومة.
  2. شعاع الإلكترون الطباعة الحجرية من الدليل الموجي
    1. إنشاء النمط المطلوب من الدليل الموجي ومحاذاة العلامات (لخطوات الطباعة الحجرية الثانية) في شكل نظم التوزيع العالمية وتحميله إلى نظام الطباعة الحجرية الشعاع الإلكتروني.
    2. تحميل العينات في نظام الكاتب الشعاع الإلكتروني ومهدت وشعاع.
    3. تعرض منطقة القرص إلى جرعة إلكترون من 65 µC/سم2 في طاقة شعاع 20 كيلو إلكترون فولط وتيار شعاع نا 10 حجم خطوة من 200 نانومتر.
      ملاحظة: كنا مقاومة إيجابية حيث تعرض علامات دليل موجي والمحاذاة. هذه المقاومة لديه حساسية أعلى من البولي ميثيل ميثا اكريلات مع جرعة 65 μC/سم2 إلكترون في طاقة شعاع 20 كيلو إلكترون فولط، وبالتالي، بملائمة لتسريع المعرض.
  3. التنمية الكيميائية
    1. بعد التعرض، وضع العينات في المطور لمدة 1 دقيقة واتبع ذلك بسداده (IPA) لمدة 30 ثانية.
    2. أغسل العينات في المياه لمدة 30 ثانية وتسريحه لهم مع النيتروجين أثناء الضغط عليها مع الملاقط.
  4. تبخر شعاع الإلكترون
    1. استخدام المبخر ه-شعاع لإيداع بلير Ti(3nm)/Au(100nm) علامات دليل موجي والمحاذاة.
    2. تدوير هذه العينات بشكل مستمر بمعدل 10 في الدقيقة على زيادة تجانس طبقة.
      ملاحظة: طبقة التيتانيوم من 3-5 نانومتر يجعل اتصال لاصقة بين العينة الخطيئة وطبقة الاتحاد الأفريقي. سمك طبقة الاتحاد الأفريقي عادة بين 80-120 نانومتر. هذه الطائفة من سمك مناسبة للرابطة الأسلاك للعينة على لوحات الدوائر المطبوعة مصنوعة خصيصا، التي اعتدنا أن حقن البقول الحالي في الدليل الموجي.
    3. استخدم معدل ترسيب لمنظمة الشفافية الدولية 0.5-0.7 Aͦ/s و للاتحاد الأفريقي ~2.5 Aͦ/س. الحفاظ على ضغط قاعدة نظام الشعاع الإلكتروني في حوالي 10-7 [مبر] أو أفضل.
    4. وبدلاً من ذلك، استخدم الاتحاد الجمركي بدلاً من الاتحاد الأفريقي لتلفيق الدليل الموجي لشفافية أفضل للأشعة السينية اللينة.
  5. زنتها
    1. بعد ترسب رقيقة منظمة الشفافية الدولية والاتحاد الأفريقي، وضع العينات في الأسيتون ح 1.
    2. الآن، رش الأغشية مع الأسيتون أثناء الضغط عليها مع الملقط حتى تتم إزالة المعدن الزائد.
    3. إذا كان لا يزال المعدن الزائد على العينات، مكان لهم العودة إلى أخلطه مع الأسيتون وكرر الإجراء.
      ملاحظة: بشكل اختياري، حمام megasonic يمكن لدعم الإجراء زنتها. العينات مع بنية الدليل الموجي منظمة الشفافية الدولية والاتحاد الأفريقي ومع علامات محاذاة الذهاب من خلال خطوات الطباعة الحجرية نفسها مرة أخرى لتصنيع أقراص مغناطيسية في الدليل الموجي.
  6. TiO2 الترسيب
    1. إدراج نظام ترسيب طبقة الذرية العينات مع علامات دليل موجي والمحاذاة وإيداع 20 نانومتر طبقة TiO2 لجعل الطبقة العازلة بين الدليل الموجي والأقراص.
    2. استخدام Ti السلائف التيتانيوم تيتراكيس (ديميثيلاميدو) (تدمات) وح2س للترسب TiO2 بالبلازما الأوكسجين وأنها تنمو بمعدل Aͦ 0.51/دورة.
  7. تدور طلاء من عينات
    ملاحظة: استخدمنا طبقة مزدوجة من مقاومة لزيادة جودة الحافة من الأقراص. خلال التعرض الشعاع الإلكتروني، هو أوفيردوسيد مقاومة السفلي، وبعد التطوير، ويوفر تقويض المكرر.
    1. بريبكي العينات على صفيحة على 180 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة لإزالة الرطوبة.
    2. تدور معطف مقاومة كوبوليمر على 4000 لفة في الدقيقة لمدة 1 دقيقة.
      ملاحظة: سمك الفيلم الناتج هو ما يقرب من 30 نانومتر.
    3. بعد خبز العينات على صفيحة على 180 درجة مئوية لمدة 3 دقيقة التشدد في المقاومة.
    4. تدور معطف البولي ميثيل ميثا اكريلات ك 950 مقاومة على 4000 لفة في الدقيقة لمدة 1 دقيقة. سمك الفيلم الناتج هو ما يقرب من 270 نانومتر.
    5. بعد خبز العينات عند 180 درجة مئوية لمدة 3 دقيقة التشدد في المقاومة.
  8. الطباعة الحجرية شعاع الإلكترون للأقراص
    1. إنشاء نمط ليثوجرافيكال الثانية لأقراص بتنسيق نظم التوزيع العالمية وتحميله إلى نظام الطباعة الحجرية الشعاع الإلكتروني.
    2. استخدام علامات عالمية لمواءمة نظام التنسيق الأشعة فوق البنفسجية للعينة.
    3. استخدام علامات محلية لمحاذاة الكتابة-الميدان من أجل معايرة الكتابة الحقل حجم، والتناوب، والتحول إلى ضمان موقف صحيح للأقراص في الدليل الموجي.
    4. تعرض منطقة القرص إلى جرعة إلكترون من 220 µC/سم2 في طاقة شعاع من 20 كيلو إلكترون فولط. استخدام الحزم حالية للسلطة الفلسطينية 200-300 وحجم خطوة 10 نانومتر لفضح النمط.
  9. التنمية الكيميائية
    1. وضع العينات في مطور المستندة إلى ميبك لمدة 1 دقيقة، واتبع ذلك بسداده (IPA) لمدة 30 ثانية.
    2. ثم شطف العينات في المياه لمدة 30 ق وتسريحه لهم مع النيتروجين أثناء الضغط عليها بالملقط.
  10. أيون-شعاع الترسيب بالرش
    1. إدراج العينات في النظام اﻷخرق أيون-شعاع.
    2. إمالة صاحب العينة 30 ° فيما يتعلق باتجاه مادة محببة تفتق الأقراص بتأثير التظليل.
      ملاحظة: مستدق يتم استخدام للتحكم في التحويل من تداول دوامة11.
    3. إيداع 20-50 نانومتر الاشابة (ني80الحديد20) طبقة سميكة استخدام ترسيب معدل 0.5-0.7 Aͦ/s عند ضغط عمل لما يقارب 10-5 [مبر].
      ملاحظة: يجب أن يكون 10-7 [مبر] ضغط قاعدة أو أفضل.
  11. زنتها
    1. وضع العينات في الأسيتون ح 1.
    2. الآن، رش الأغشية مع الأسيتون أثناء الضغط عليها في الملاقط حتى تتم إزالة المعدن الزائد.
    3. إذا كان لا يزال المعدن الزائد على العينة، ضع العينة مرة أخرى إلى أخلطه مع الأسيتون وكرر الإجراء.
      ملاحظة: بشكل اختياري، حمام megasonic يمكن لدعم الإجراء زنتها. لقد حصلنا على الهيكل النهائي لأقراص الاشابة أكثر الدليل موجي منظمة الشفافية الدولية والاتحاد الأفريقي على غشاء خطيئة كما هو موضح في الشكل 5.

figure-protocol-5
الشكل 5 : صورة SEM الهيكل النهائي من 30 نانومتر سميكة و 2 ميكرومتر واسعة الاشابة على أقراص دليل موجي الذهب بمحاذاة علامات- تستخدم في النماذج أخرى لحل الوقت تجارب متكسم. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

النتائج

ويبين الشكل 1 الصور إطارات الخطيئة والأغشية المستخدمة ميكروسكوبيس متكسم ولتيم. ويبين الشكل 2 تصميم محولات طباعة 3D لعقد غشاء تيم خارج المحور أثناء عملية طلاء تدور. ويبين الشكل 3 الخطوات المختلفة لإعداد نموذج لتيم (بعد تطوير مقاومة وبعد الإجراء زنتها) والصورة النهائية ولاحظ لتيم. ويبين الشكل 4 الخطط لإعداد الخطوات اللازمة لتصنيع الأقراص والدليل الموجي على الغشاء الخطيئة لتجارب حل الوقت متكسم. يبين الشكل 5 العينة متكسم النهائي الذي يحتوي على الأقراص على دليل موجي.

المناقشة

لقد أظهرنا تصنيع عينات ميكروسكوبيس المغناطيسي لتيم ومتكسم. هذه العينات بحاجة إلى أن تكون ملفقة على أغشية رقيقة من الخطيئة حتى أنه يمكن اختراق الإلكترونات، في حالة لتيم، والأشعة السينية اللينة، وفي حالة متكسم، من خلال العينات. يمكن اختﻻق هذه العينات 1) الطباعة حجرية مقاومة إيجابية أو بالطباعة حجرية مقاومة سلبية 2).

نحن تستخدم تقنية الطباعة الحجرية مقاومة إيجابية لأنه يتطلب أقل إعداد نماذج وخطوات تصنيع أقل ويسمح تجهيز أسهل. كما أنه يسمح الباحث استخدام تأثير التظليل، والتي استخدمناها لعنصر التحكم الشكل القرص الدقيق (مستدق جانب واحد من القرص). واستخدم هذا الشكل للسيطرة على تداول الدوامات المغناطيسية خلال التنو10،11.

ومن سيئات هذا الأسلوب هو الإجراء زنتها معقدة لأن تودع أحياناً على حافة مقاومة المواد رقيقة وثم لا يمكن إزالتها قبل انطلاقة. أننا نجحنا في حل هذه المشكلة باستخدام طبقة مقاومة مزدوجة. قليلاً يحد هذا القرار (ما يقارب 20 nm) عملية ليثوجرافيكال ولكن ما زالت كافية لأغراض التصوير المغناطيسي.

عروض تقنية الطباعة الحجرية المقاومة السلبية بدقة أعلى كالهياكل مع قرار وصولاً إلى 7 نانومتر يمكن كتابتها إلى المقاومة. ثم حفرت المواد بعيداً أما بالنقش الرطب أو بايون شعاع النقش. المشكلة مع هذا النهج أن المقاومة من الصعب إزالة بعد النقش. الأكسجين استخداماً البلازما مقاومة تعرية ليس ممكناً في حالة رقيقة الاشابة الهياكل، كما أنهم أكسدة بسهولة بالغة. وهذه الحقيقة، جنبا إلى جنب مع الحاجة إلى استخدام أسلوب التظليل، تفضل عملية إيجابية الطباعة الحجرية التي كانت تستخدم في جميع أنحاء هذا العمل.

قمنا باستخدام العينات التي أعدتها الطرق الموضحة في هذه الورقة لمراقبة ديناميات الدوامات المغناطيسية خلال تداول التحول10،متكسم11 والمراقبة لمختلف الدول التنو17 . ويمكن تمديد هذا من أنواع التجارب التي تتطلب هياكل استعداد ليثوجرافيكالي في الأغشية.

الإفصاحات

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

شكر وتقدير

هذا البحث دعمت ماليا بالوكالة المسؤولة عن المنح من الجمهورية التشيكية (المشروع رقم 15-34632L) سيتيك نانو + المشروع، معرف CZ.02.1.01/0.0/0.0/16 013/0001728. تصنيع العينة وقياس لتيم نفذت في "البنية التحتية للبحوث نانو سيتيك" (معرف LM2015041، أحل CR، 2016-2019). وأيد دهانخار مينا على منحة "الدكتوراه برنو" مواهب.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
غشاء SiN - غشاء SiN TEMSilsonSiRN-TEM-200-0.25-500TEM غشاء
SiN غشاء - MTXMSilsonSiRN-5.0-200-3.0-200MTXM غشاء
محول ثلاثي الأبعاد لطلاءيمكن تنزيل نموذج المحول للطباعة ثلاثية الأبعاد على: https://www.thingiverse.com/thing:2808368
مقاومة شعاع إلكتروني PMMA 950kAllresistAR-P 679.04تستخدم لعينة TEM
مطور مقاومة شعاع الإلكترونAllresistAR 600-56المستخدم لعينة TEM
مقاومة شعاع الإلكترون عالي التباينAllresistAR-P 6200.13المستخدم للدليل الموجي على عينة MTXM مطور
مقاومة شعاع الإلكترون عالي التباينAllresistAR-600-546المستخدم للدليل الموجي على عينة MTXM
Tetrakis (dimethylamido) التيتانيوم (IV)Sigma Aldrich669008 Aldrich تستخدم لترسيب الأغشية الرقيقة TiO2 بواسطة ALD & nbsp ؛
مقاومة شعاع الإلكترون للطباعة الحجرية النانومتريةAllresistAR-P 617.02تستخدم كطبقة سفلية من مقاومة الطبقة الثنائية لتسهيل إجراء الإقلاع
PMMA 950k مقاومة شعاع الإلكترونAllresistAR-P 679.04تستخدم كطبقة عليا من مقاومة الطبقة الثنائية لتسهيل إجراء الإقلاع
مطور مقاومة شعاع الإلكترونAllresistAR 600-56المستخدم لتطوير الأقراص على الدليل
الموجيتستخدم كريات PermalloyKurt J LeskerEVMPERMQXQ-Dالمستخدمة في ترسيب الطبقات المغناطيسية
تستخدم كريات التيتانيومKurt J LesEVMTI45QXQDكطبقة لاصقة للدليل الموجي الذهبي
الكريات الذهبيةKurt J LeskerEVMAUXX40Gاستخدامها لترسيب الدليل الموجي
الدوران ker تستخدم

المراجع

  1. Hubert, A., Schäfer, R. Magnetic Domains. The Analysis of Magnetic Microstructures. , Springer. Berlin, Heidelberg, New York. (1998).
  2. Cowburn, R. P., Koltsov, D. K., Adeyeye, A., O, M. E., Welland, M. E., Tricker, D. M. Single-domain circular nanomagnets. Physical Review Letters. 83 (5), 1042-1045 (1999).
  3. Shinjo, T., Okuno, T., Hassdorf, R., Shigeto, K., Ono, T. Magnetic vortex core observation in circular dots of Permalloy. Science. 289 (5481), 930-932 (2000).
  4. Guslienko, K. Y., Novosad, V., Otani, Y., Shima, H., Fukamichi, K. Magnetization reversal due to vortex nucleation, displacement, and annihilation in submicron ferromagnetic dot arrays. Physical Review B. 65, 024414(2001).
  5. Guslienko, K. Y., Novosad, V., Otani, Y., Shima, H., Fukamichi, K. Field evolution of magnetic vortex state in ferromagnetic disks. Applied Physics Letters. 78 (24), 3848(2001).
  6. Schneider, M., Hoffmann, H., Otto, S., Haug, T., Zweck, J. Stability of magnetic vortices in flat submicron Permalloy cylinders. Journal of Applied Physics. 92 (3), 1466-1472 (2002).
  7. Van Waeyenberge, B., et al. Magnetic vortex core reversal by excitation with short bursts of an alternating field. Nature. 444, 461-464 (2006).
  8. Kammerer, M., et al. Magnetic vortex core reversal by excitation of spin waves. Nature Communications. 2, 279(2011).
  9. Guslienko, K. Y., Ivanov, B. A., Novosad, V., Otani, Y., Shima, H., Fukamichi, K. Eigenfrequencies of vortex state excitations in magnetic submicron-size disks. Journal of Applied Physics. 91 (10), 813-823 (2002).
  10. Urbánek, M., et al. Dynamics and efficiency of magnetic vortex circulation reversal. Physical Review B. 91, 094415(2015).
  11. Uhlíř, V., et al. Dynamics switching of the spin circulation in tapered magnetic nanodisks. Nature Nanotechnology. 8 (5), 341-346 (2013).
  12. Jung, H., et al. Logic operations based on magnetic-vortex-state networks. ACS Nano. 6 (5), 3712-3717 (2012).
  13. Hasegawa, N., Sugimoto, S., Fujimori, H., Kondou, K., Niimi, Y., Otani, Y. Selective mode excitation in three-chained magnetic vortices. Applied Physics Express. 8 (6), 063005(2015).
  14. Wintz, S., et al. Magnetic vortex cores as tunable spin-wave emitters. Nature Nanotechnology. 11, 948-953 (2016).
  15. Hopster, H., Oepen, H. P. Magnetic Microscopy of Nanostructures. , Springer. Berlin, Heidelberg. (2005).
  16. Fischer, P. Magnetic imaging with polarized soft x-rays. Journal of Physics D: Applied Physics. 50 (31), 313002(2017).
  17. Vanatka, M., et al. Magnetic vortex nucleation modes in static magnetic fields. AIP Advances. 7 (10), 105103(2017).
  18. Constancias, C., Landis, S., Manakli, S., Martin, L., Pain, L., Rio, D. Electron beam lithography. Lithography. Landis, S. , John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, NJ. (2013).
  19. Williams, D. B., Carter, C. B. Transmission Electron Microscopy. A Textbook for Materials Science. , Springer. (2009).
  20. Seshan, K. Handbook of Thin-film Deposition Processes and Techniques. , William Andrew. New York, NY. (2002).
  21. Thompson, A., et al. X-Ray Data Booklet. , Lawrence Berkeley National Laboratory. Available from: http://xdb.lbl.gov (2000).

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

الليثوغرافيا بحزمة الإلكتروناتالتبخير بحزمة الإلكتروناتعملية الرفعالأقراص النانوية المغناطيسيةالمجهر الإلكتروني النافذ لورنتزالمجهر النافذ بالأشعة السينية المغناطيسيةتصنيع الموجهات الموجيةعملية الطلاء الدوراني
تصنيع النانو المغناطيسية في أغشية نيتريد السيليكون لدراسات دوامة مغناطيسية باستخدام تقنيات الفحص المجهري الإرسال
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.