שיטה סטנדרטית ואמינה כדי לפברק Nanoelectronics דו מימדי

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום ייצור מכשירי חומר דו-ממדיים, הקשורות לטכניקות לאיתור מדויק של דגימות חומר דו-ממדיות כהכנה לשלבי ייצור מאוחרים יותר. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא בכך שהיא מותאמת לפיתוח מכשירים בקנה מידה קטן, שעבורם מציאת מיקום החומרים מאתגרת יותר. ידגימו את ההליך פו-צ'ון צ'ן וקריסטן, עוזרי מחקר וסטודנטים לתארים מתקדמים מהמעבדה שלי.

תהליך הייצור דורש שני מצעים מוכנים. הראשון הוא סיליקון דו חמצני עם שער אחורי על סיליקון עם מערכי רפידות מתכת טיטניום וזהב. המצע השני הוא ספיר עם שכבה שקועה של מוליבדן דיסולפיד.

קח את מצע הספיר עם המוליבדן דיסולפיד לציפוי ספין. יש לסובב את PMMA כדי לכסות את החלק העליון של המוליבדן דיסולפיד ב-3,500 סל"ד למשך 30 שניות. לאחר מכן, העבירו את הדגימה לפלטה חמה ואפו אותה בחום של 120 מעלות צלזיוס למשך שלוש דקות כדי לחזק את ציפוי ה-PMMA.

לאחר מכן, הכינו 50 מיליליטר תמיסת אמוניה. טבלו את הדגימה כדי להפריד את המוליבדן דיסולפיד מהמצע. לאחר שהסרט נפרד, הסר אותו מתמיסת האמוניה.

העבר את סרט המוליבדן דיסולפיד לצורן הדו-חמצני על מצע הסיליקון. כדי לשפר את ההדבקה, אופים את הדגימה בחום של 120 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות לפחות. שחזר את הדגימה והניח אותה ב -30 מיליליטר אצטון.

לאחר כ-30 דקות, ה-PMMA יוסר כפי שמצוין על ידי שינוי צבע. לפני שתמשיך, שטפו את הדגימה באלכוהול איזופרופיל והשתמשו בחנקן כדי לייבש אותה. כעת, התכוננו לבצע ליתוגרפיה של קרן אלקטרונים.

השתמש במיקרוסקופ אופטי כדי למדוד את התזוזה בין מיקומי היעד וסימני היישור על הדגימה. בהתבסס על מדידות אלה, תכנן את פריסת דפוס אלקטרודות המתכת באמצעות תוכנה. סובב מעיל Photo Resist על גבי המדגם וודא שהוא מכסה את כל המדגם.

עוברים לאפייה רכה של הדגימה בחום של 100 מעלות צלזיוס למשך 90 שניות כדי לשפר את ההדבקה. במכונת הליתוגרפיה של קרן אלקטרונים, העלה את העיצוב ומקם את הדגימה. סימני היישור במצע הסיליקון-סיליקון דו חמצני צריכים להתאים לסימנים המתאימים בתכנון.

חשוף את הדגימה לקרן האלקטרונים. בסיום, קח את הדגימה לפלטה חמה. מחממים את הדגימה ל -120 מעלות צלזיוס למשך 90 שניות באפייה לאחר החשיפה.

לאחר מכן, הכינו מיכל של TMAH כמפתח וטבלו את הדגימה למשך 80 שניות. לאחר מכן, שטפו את הדגימה ב-200 מיליליטר מים נטולי יונים למשך 10 שניות. בדוק את הדגימה במיקרוסקופ אופטי כדי לקבוע אם הדפוס מפותח היטב.

אם הוא מפותח היטב, אופים את הדגימה בחום של 110 מעלות צלזיוס למשך 90 שניות. השלב הבא הוא להשתמש במאייד אקדח אלקטרונים כדי להפקיד 100 ננומטר זהב על הדגימה. לאחר התצהיר, עבדו כדי להסיר את ההתנגדות לצילום.

כדי להמיס את Photo Resist, הכינו 100 מיליליטר אצטון. טבלו את הדגימה באצטון כדי לבצע הרמה. עקוב אחר התהליך במיקרוסקופ אופטי ועצור כאשר נותרו רק קווי מתכת ורפידות מתכת.

במהלך האפיון, בחר מקור ואלקטרודת ניקוז מאלה שבמכשיר, ולאחר מכן השתמש במיקרוסקופ כוח אנטומי כדי להפעיל עומס על הדגימה. כאן Xs מציינים היכן הופעלו עומסים. טעינת מיקרוסקופ הכוח האטומי גורמת לעומס דחיסה על המכשיר.

להלן מאפייני המתח הנוכחי של מכשיר המוליבדן דיסולפיד בכוחות מופעלים שונים המייצרים מתח דחיסה. במתח נתון, זרם המכשיר פוחת עם עלייה בכוח המופעל ולהיפך, מה שמעיד על שינוי בהתנגדות המכשיר, התנהגות הצפויה לחיישן פייזו. נתונים אלה מיועדים לתגובת הזרם של התקן מוליבדן דיסולפיד עבור זני דחיסה חוזרים במתח ממתח קבוע של וולט אחד.

זרם המוצא בקושי משתנה עם הפעלה חוזרת של 10 ננו-ניוטון של כוח מופעל, מה שמרמז על כך שהחיישן יציב. לאחר שליטה וביצוע נכון, ניתן לבצע טכניקה זו תוך 20 שעות רצופות, כולל ייצור כל הטרנזיסטורים. לאחר פיתוחה, טכניקה זו יכולה לשמש פלטפורמה לפיתוחים עתידיים של ננו-התקנים שכן היא סוללת את הדרך לייצור מכשירים ננומטריים מתקדמים עתידיים.

לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לייצר באופן אמין טרנזיסטורים דו-ממדיים עם שער אחורי באמצעות תהליכי ייצור סטנדרטיים, כולל ליתוגרפיה של קרן אלקטרונים ואלקטרודפוזיציה מתכתית. למרות ששיטה זו נותנת מענה לפיתוח התקני ננו-חומרים דו-ממדיים, ניתן ליישם אותה גם על חומרים חד-ממדיים. אל תשכח שעבודה עם TMAH, תמיסת אמוניה, PMMA ונגדי צילום אחרים עלולה להיות מסוכנת ביותר ותמיד יש ללבוש ציוד מגן אישי בזמן ביצוע הליך זה.