Name: 자기 소용돌이 연구 전송 현미경 검사 법 기술을 사용 하 여 실리콘 질 화 막에 자석 Nanostructures의 제조 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-07-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 27 s
Description: 배우세요 전자빔 리소그래피와 증착을 이용해 실리콘 질화막 위에 자성 나노디스크를 제작하는 방법을. 이 기술은 로렌츠 투과전자현미경으로 자기 소용돌이를 관찰하는 데 활용됩니다.

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이 연구의 체코 공화국 (프로젝트 번호 15 34632 L) 부여 기관에 의해와 CEITEC 나노 + 프로젝트, ID CZ.02.1.01/0.0/0.0/16 013/0001728에 의해 재정적으로 지원 되었습니다. 샘플 제작 및 LTEM 측정 CEITEC 나노 연구 인프라 (ID LM2015041, MEYS CR, 2016-2019 년)에 실행 되었다. 미 나 Dhankhar 브르노 박사 인재 장학금에 의해 지원 되었다.

가장 및 MTXM에 대 한 샘플의 제조 하는 방법을 설명합니다. 250-4000 nm 두께 20-100 nm 사이 배열 하는 직경 permalloy nanodiscs MTXM에 대 한 가장 및 200 nm 두께 죄 막 30 nm 두께 죄 세포 막에 조작 됩니다. 죄 막의 사진 그림 1에 나와 있습니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57817/57817fig1.jpg"> 그림 1 : MTXM (왼쪽) 및 편 (오른쪽) 샘플 기판으로 사용 하는 죄 막의 사진. 이미지는 눈금자에 크기 비교를 보여 줍니다. MTXM 프레임은 5 x 5 mm 사각형 창 두께 200 nm와 가장 프레임 맞는 직경에서 3 m m 원형 창 두께 30 nm. <a href="/files/ftp_upload/57817/57817fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
1입니다. 가장에 대 한 샘플의 제조
참고:이 섹션에서 우리 자기 vortices17의 nucleation 과정의 관찰에 사용 되는 가장에 대 한 샘플의 제작을 설명 합니다. 그들은 자석 구조의 lithographical 제조에 대 한 견고한 지원을 제공 하기 때문에 세포 막에서 기판으로 선택 됩니다. 중요 한 매개 변수는 막 창 두께입니다. 높은 가속 전압 관통 두꺼운 샘플, 있지만 불필요 한 두께 신호19의 손실이 발생할 것입니다. 그 이유로, 우리는 우리의 공급자에서 얇은 막 사용할 수를 사용 (30 nm).
<ol><li>
기판 준비 및 스핀 코팅 참고: 스핀 코팅은 널리 사용 되는 프로세스는 원하는를 저항 필름 기판에. 작은 양의 레지스트 기판 원하는 코팅 두께를 매우 빠른 속도로 회전 다음에 삭제 됩니다. 가장 막의 스핀 코팅 다음 이유 때문에 오히려 특유 하다: (i) 멤브레인은 spin coater의 축에 냈 지, 하는 경우는 저항 막의 작은 직경 때문에 유니폼 되지 것입니다 및 그들은 깰 수 있기 때문에 (ii) 진공 홀더를 사용할 수 없습니다 막입니다. 이 목적을 위해 우리는 3D 인쇄 어댑터 ( 그림 2참조) 축에서 막 누른 샘플을 진공을 요구 하지 않습니다 설계 되었습니다.<ol>
<li>모든 수 분을 제거 하려면 15 분 동안 180 ° C에서 뜨거운 접시에 죄 막 prebake</li>
		<li>Spin coater에 어댑터를 삽입 하 고 어댑터에 막 장소.</li>
		<li>약 200의 필름 두께 생산 하기 위해 1 분 동안 3000 rpm 스핀 코트 950 K PMMA (폴 리 메 틸-메타 크리 레이트) 저항 nm.</li>
		<li>후 강화 아크릴 레이어를 3 분 동안 180 ° C에서 핫 플레이트에 샘플을 구 우 십시오.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57817/57817fig2.jpg"> 그림 2 : 3D의 사진 인쇄 스핀 코팅 중 가장 막 꺼짐-축을 사용 하는 어댑터. 여러 막 동시에 코팅 될 수 있습니다. <a href="/files/ftp_upload/57817/57817fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol start="2"><li>
전자 빔 리소 그래피 (EBL)
	<ol>
<li>디스크의 원하는 패턴 그래픽 데이터베이스 시스템 (GDS) 형식에서 그리고 전자-빔 (전자 빔) 리소 그래피 시스템에 업로드.</li>
		<li>전자 빔 작가 시스템에 샘플을 로드, 무대를 설정 하 고 빔.</li>
		<li>20의 빔 에너지에서 260 µ C/c m2 의 전자 복용량에 디스크 영역 노출 케빈. 참고: 박람회 과정의 적당 한 매개 변수는 250 pA의 빔 전류와 단계 크기 10의 nm. 이 복용량은 때로 세포 막에 매우 감소 된 backscattering 기판 대량에 비해 약 30% 이상 이다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
화학 개발
	<ol>
<li>노출, 개발 샘플에서는 메 틸 isobutyl 케 톤 (MIBK)-2 분에 대 한 기반된 개발자 30 이소프로필 알코올 (IPA)를 사용 하 여 개발 중지 s.</li>
		<li>각 샘플 30 이온된 물에 씻어 s는 트위터와 함께 개최 하는 동안 질소를 사용 하 여 타격을 건조 하 고.</li>
		<li>먼저 낮은 확대율에서 광학 현미경을 사용 하 여 샘플의 개발 확인 (5 X 목표를 사용 하 여) 그리고 다음 높은 확대 (100 X 목표를 사용 하 여); 개발된 샘플의 광학 현미경 이미지는 그림 3에 표시 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
전자 빔 증발 참고: 전자 빔 증발20 대상 양극 고 에너지 전자-빔 높은 진공 아래 충전된 텅스텐 필 라 멘 트에 의해 생산으로 포 격 된다 물리적 증기 증 착의 형태입니다. 전자 빔 기체 단계 변환 대상에서 원자를 발생 합니다. 이러한 원자 고체 형태로 침전 하 고 대상 물질의 얇은 층을 가진 진공 약 실에 있는 모든 것을 코트. 디스크 경계에 추가 자료를 입금 하지 않고 디스크에 좋은 가장자리 준다 이륙 목적에 대 한 전자 빔 증발 시스템을 사용 하는 것이 낫다.<ol>
<li>폴 리-oxydiphenylene-pyromellitimide (예를 들어, Kapton)을 사용 하 여 신중 하 게 막 소유자에 테이프와 부하 잠금을 통해 전자 빔 증발 기의 증 착 챔버로 전송.</li>
		<li>입금 permalloy (Ni80Fe20)의 얇은 층을 전자 빔 증발 시스템을 사용 하 여 100 20에서 다양 한 두께와 8의 가속 전압을 사용 하는 약 1 Aͦ/s의 증 착 속도로 nm kV 및 빔 전류 약 120 mA.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
이륙
	<ol>
<li>1 시간에 대 한 막 아세톤과 비 커에 넣어 (적어도 99.5% 순도).</li>
		<li>이제는 족집게와 각각 초과 금속 제거 될 때까지 잡고 아세톤과 세포 막 스프레이.</li>
		<li>초과 금속 샘플에 남아, 경우는 막 비 커에 다시 놓고 절차를 반복 합니다. 참고: 필요에 따라 megasonic 목욕 사용 될 수 이륙 절차를 돕기 위해. 참고는 막 휴식으로 클래식 초음파 목욕을 사용 하는 것.</li>
		<li>5의 가속 전압에서 스캐닝 전자 현미경 (SEM)와 자기 디스크의 마지막 배열 이미지 kV와 최종 검사에 대 한 100 pA의 빔 전류. 100000 X의 확대 이미지 그림 3b에 표시 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
LTEM 이미징
	<ol>
<li>TEM 샘플 홀더에 샘플을 탑재 하 고 현미경으로 삽입.</li>
		<li>샘플 높이 수정 하 고 원하는 가속 전압에서 로렌츠 모드에서 현미경을 맞춥니다 (우리의 경우 300 kV) 현미경의 표준 절차를 사용 하 여.</li>
		<li>로렌츠 렌즈 defocusing 여 자기 신호를 소개 합니다.</li>
		<li>실험을 계속. -플레인 필드 구성 요소를 소개 하기 위해 샘플을 기울기 (예를 들면, 적당 한 각도 30 °, 최대 기울기 각도 대 한 홀더 규격을 확인).</li>
		<li>목표 렌즈 (일반적으로 로렌츠 모드에서 해제 된) 흥분 하 여 자기장을 적용 합니다. 참고: 필드 보정 곡선 가장 제조 업체에 의해 제공 되어야 한다.</li>
		<li>샘플을 포화, 점차적으로 deexciting 대물 렌즈에 의해 자기장을 감소 하 고 카메라에서 이미지를 캡처하십시오. 예를 들어 결과 그림 3 c에 표시 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57817/57817fig3.jpg"> 그림 3 : 광학에 의해 몇 군데 최종 샘플 및 전자 microscopies. (한)이이 패널이 보여줍니다 디스크 배열 된 실리콘 질 화 막 창은 저항에 전자 빔 노출 및 저항 개발 후. (b)이이 패널 SEM. (c)이이 패널 자기 nanodiscs의 배열에 자석 vortices nucleation 국가의 LTEM 이미지를 표시 하 여 몇 군데 자기 디스크의 최종 배열을 보여줍니다. <a href="/files/ftp_upload/57817/57817fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
2입니다. MTXM에 대 한 샘플의 제조
참고: MTXM 측정에 우리 수 활용 기술의 시간 해상도. 마그네틱 vortices의 높은-주파수 여기 소개, 첫 번째 단계에서 골드도 파 관을 날조과 두 번째 석판 인쇄 술 단계에는 파 관 위에 자석 디스크 장소 있습니다. 전체 구조는 200 nm 두께 죄 멤브레인에는 충분히 부드러운 엑스레이21에 대 한 투명 한 조작 이다. 자세한 내용은 다음 텍스트에 설명 하 고 프로세스의 회로도 그림 4에 나와. MTXM 샘플 제작 과정 편 샘플 제작을 위해 위에서 설명한 모든 단계를 통해 간다 하지만 추가 리소 그래피 단계는도 파 관을 조작 하는 데 필요한.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57817/57817fig4.jpg"> 그림 4 : MTXM 시간 해결 실험에 대 한 실리콘 질 화 막에 디스크와는 파 관 샘플의 준비 단계의 설계도. 그것은 최종 구조를 2 단계 석판을 포함 한다. <a href="/files/ftp_upload/57817/57817fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol><li>샘플 준비 및 스핀 코팅 참고: MTXM에 대 한 멤브레인은 3 x 3 m m2 폭으로 5 x 5 mm2 프레임 및 200 nm 두꺼운 중앙 창. 막 막 휴식 것입니다 그것은 스핀 coater 진공 척에 넣어 수 없습니다. 이 경우에, 우리는 쉽게 사용할 수 있도록 10 x 10 m m2 실리콘 웨이퍼에 막 붙어.<ol>
<li>샘플에서 모든 습기를 제거 하려면 15 분 동안 180 ° C에서 뜨거운 접시에 죄 샘플 prebake</li>
		<li>코트 1 분;에 대 한 3000 rpm에서 긍정적인 저항 CSAR 스핀 결과 필름 두께 약 500 nm. 참고:이 유형의 저항 그것의 높은 감도 빠른 시간을 서 면으로 결과 대 한 선정 되었습니다. 두께-스핀 속도 의존 저항 데이터 시트에서 찾을 수 있습니다.</li>
		<li>후 샘플 저항 층을 강화 하기 위해 1 분 동안 150 ° C에서 뜨거운 접시에 구워.</li>
	</ol></li>
	<li>전자 빔 리소 그래피는도 파 관의
	<ol>
<li>GDS 형식에서 (대 한 두 번째 리소 그래피 단계)도 파 관 및 정렬 표시의 원하는 패턴을 만들고 전자 빔 리소 그래피 시스템에 업로드 합니다.</li>
		<li>전자 빔 작가 시스템에 샘플을 로드, 무대를 설정 하 고 빔.</li>
		<li>20의 빔 에너지에서 65 µ C/c m2 의 전자 복용량에 디스크 영역 노출 케빈, 10 나의 빔 전류 및 200의 단계 크기 nm. 참고: 우리는 파 관 및 맞춤 표시를 노출 하기 위한 CSAR 긍정적인 저항을 사용. 이 저항 20의 빔 에너지에서 65 μC/c m2 의 전자 복용량 PMMA 보다 높은 감도 케빈 고, 따라서, 속도 박람회를 위해 유리한.</li>
	</ol></li>
	<li>화학 개발
	<ol>
<li>노출, 1 분에 대 한 개발자에 샘플을 개발 하 고 30에 대 한 스 토퍼 (IPA)을 따라 s.</li>
		<li>30에 대 한 이온된 수에 샘플을 씻어 s는 핀셋으로 잡고 질소로 그들을 타격 건조 하 고.</li>
	</ol></li>
	<li>전자 빔 증발
	<ol>
<li>전자 빔 증발 기를 사용 하 여도 파 관 및 맞춤 표시에 대 한 Ti(3nm)/Au(100nm) bilayer를 입금.</li>
		<li>레이어 동질성을 높이기 위해 10 rpm의 속도로 지속적으로 샘플을 회전 합니다. 참고: 3-5 nm의 티타늄 층 죄 샘플 및 Au 층 사이 접착성 접촉을 만든다. Au 층의 두께 일반적으로 80-120 nm 사이. 두께의이 범위는 주문 품 인쇄 회로 기판, 우리는 파 관에 전류 펄스를 삽입 하는 데 사용 하는 샘플의 와이어 본딩에 적합 합니다.</li>
		<li>증 착 속도 사용 하 여 0.5-Ti에 대 한 0.7 Aͦ/s ~2.5의 Au를 위한 Aͦ/s의 약 10-7 mbar 또는 더 나은 전자 빔 시스템의 기본 압력 유지.</li>
		<li>또는 사용 하 여 Cu Au 대신 부드러운 엑스레이 대 한 더 나은 투명성에 대 한도 파 관의 제조에 대 한.</li>
	</ol></li>
	<li>이륙
	<ol>
<li>Ti/Au 박막의 증 착, 후 1 h 아세톤을 사용 하 여 샘플을 넣어.</li>
		<li>자, 초과 금속 제거 될 때까지 그들을 핀셋으로 잡고 아세톤은 막 살포.</li>
		<li>초과 금속 샘플에 남아, 경우 아세톤으로 비 커를 다시 배치 하 고 절차를 반복 합니다. 참고: 필요에 따라 megasonic 목욕 사용 될 수 이륙 절차를 지원 하기 위해. 샘플 Ti/Au도 파 관 구조와 정렬 마크는도 파 관에 자기 디스크의 제조에 다시 같은 리소 그래피 단계를 통해 이동합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>티 오2 착
	<ol>
<li>원자 층 증 착 시스템에 샘플도 파 관 및 맞춤 표시를 삽입 하 고 보증금 20는도 파 관 및 디스크 사이 격리 층을 티 오2 층의 nm.</li>
		<li>산소 플라즈마에 의해 티 오2 의 증 착에 대 한 Ti 선구자 Tetrakis (dimethylamido) 티타늄 (TDMAT) 및 H2O를 사용 하 고 0.51 Aͦ/사이클의 속도로 성장.</li>
	</ol></li>
	<li>스핀 코팅 샘플의 참고: 우리는 디스크의 가장자리 품질 향상 저항의 더블 레이어를 사용. 전자 빔 노출 동안 하단 저항 과다 그리고 세련 된 언더컷 제공 하는 개발, 후.<ol>
<li>수 분을 제거 하려면 15 분 동안 180 ° C에서 핫 플레이트에 샘플 prebake</li>
		<li>스핀 코트 1 분 4000 rpm에서 공중 합체 저항. 참고: 결과 필름 두께 약 30 nm.</li>
		<li>후에 저항을 강화 하기 위해 3 분 동안 180 ° C에서 핫 플레이트에 샘플 구워.</li>
		<li>스핀 코트 PMMA 950 K 1 분 4000 rpm에서 저항. 결과 필름 두께 약 270 nm.</li>
		<li>후에 저항을 강화 하기 위해 3 분 동안 180 ° C에서 샘플 구워.</li>
	</ol></li>
	<li>디스크의 전자 빔 리소 그래피
	<ol>
<li>GDS 형식에서 디스크의 두 번째 lithographical 패턴을 만들고 전자 빔 리소 그래피 시스템에 업로드 합니다.</li>
		<li>글로벌 마크를 사용 하 여 UV 조정 시스템 샘플을 맞춥니다.</li>
		<li>로컬 표시를 사용 하 여 교정 쓰기 필드의 크기, 회전, 및 변화는도 파 관에 디스크의 정확한 위치를 보장 하기 위해 쓰기 필드를 정렬.</li>
		<li>20의 빔 에너지에서 220 µ C/c m2 의 전자 복용량에 디스크 영역 노출 케빈. 200-300 pA의 빔 전류 10 단계 크기를 사용 하 여 패턴을 노출 하기 위한 nm.</li>
	</ol></li>
	<li>화학 개발
	<ol>
<li>1 분, MIBK 기반 개발자에서 샘플을 개발 하 고 30에 대 한 스 토퍼 (IPA)을 따라 s.</li>
		<li>다음 30 이온된 수에 샘플을 씻어 s 핀셋으로 잡고 질소로 그들을 타격 건조 하 고.</li>
	</ol></li>
	<li>이온 빔 스퍼터 증 착
	<ol>
<li>이온 빔 스퍼터 링 시스템에 샘플을 삽입 합니다.</li>
		<li>그림자 효과 의해 디스크를 테이퍼 하려면 샘플 홀더 스퍼터 소재의 방향 30 ° 기울기. 참고:는 가늘게 소용돌이 순환11의 스위칭 제어 하는 데 사용 됩니다.</li>
		<li>20-50 nm 두꺼운 permalloy (Ni80Fe20) 레이어 증 착을 사용 하 여 예금 속도 0.5-0.7 Aͦ/s 약 10-5 mbar의 작업 압력에. 참고: 기본 압력 10-7 mbar 되어야 한다 또는 더 나은.</li>
	</ol></li>
	<li>이륙
	<ol>
<li>1 시간에 아세톤에 샘플을 넣어.</li>
		<li>이제는 트위터에 초과 금속 제거 될 때까지 그들을 잡고 아세톤과 세포 막 스프레이.</li>
		<li>초과 금속 샘플에 남아, 경우 샘플 아세톤으로 비 커를 다시 놓고 절차를 반복 합니다. 참고: 필요에 따라 megasonic 목욕 사용 될 수 이륙 절차를 지원 하기 위해. 우리는 그림 5와 같이 죄 막에 Ti/Au도 파 관을 통해 permalloy 디스크의 최종 구조를가지고.</li>
	</ol></li>
</ol><img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57817/57817fig5.jpg"> 그림 5 : 30 nm 두께 2 µ m 넓은 permalloy 디스크 정렬 표시와 골드도 파 관에서의 최종 구조의 SEM 이미지. 샘플 사용 됩니다 MTXM 실험 시간 해결에 대 한 더. <a href="/files/ftp_upload/57817/57817fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

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</ol>

저자는 공개 없다.

우리 LTEM 그리고 MTXM 자석 microscopies에 대 한 샘플의 제작 설명 했다. 이러한 샘플 LTEM, 및 MTXM, 경우 소프트 엑스레이 전자 샘플을 통해 관통할 수 있다 그래야 얇은 죄 막에 날조 될 필요가 있다. 이 샘플 1) 긍정적인 저항 리소 그래피 또는 2)는 부정적인 저항 리소 그래피에 의해 날조 될 수 있다.
우리는 그것은 더 적은 샘플 준비와 적은 제조 단계 필요 하 고 쉽게 처리를 허용 하기 때문에 긍정적인 저항 리소 그래피 기술을 사용. 그것은 또한 우리가 (는 가늘게 디스크의 한 면의) 정확한 디스크 모양 제어에 사용 되는 그림자 효과 사용 하 여 연구원을 수 있습니다. 이 모양 nucleation10,11동안 자기 vortices의 순환을 조절 하는 데 사용 되었습니다.
이 기법의 단점은 복잡 한 이륙 절차 박막 소재 때로는 저항 가장자리에 입금 됩니다 때문에 다음은 이륙에 의해 제거할 수 없습니다. 우리는 이중 저항 레이어를 사용 하 여이 문제를 해결. 이 약간 해상도 제한 (약 20 nm) 남아 자기 이미징의 목적을 위해 충분 하지만 lithographical 프로세스의.
구조 7 아래 해상도 더 높은 해상도 제공 하는 부정적인 저항 리소 그래피 기술을 nm는 저항으로 작성할 수 있습니다. 소재 거리 에칭 후 습식된 에칭 하거나 이온 빔 에칭. 이 접근에 대 한 문제는 레지스트는 에칭 후 제거 하는 어려운입니다. 그들은 매우 쉽게 산화 하는으로 일반적으로 사용 되는 산소 플라즈마 저항 스트립 얇은 permalloy 구조 경우 불가능 하다. 이 사실을 숨기 기술을 사용 하 여 필요 함께이 작품을 통해 사용 된 긍정적인 리소 그래피 공정 하시 더군요.
MTXM10,11 스위칭 순환 동안 자기 vortices의 역학의 관찰 한 다양 한 nucleation 상태17의 관찰에 대 한이 문서에서 설명 하는 방법에 의해 준비 된 샘플을 사용 하는 우리 . 이 세포 막에 있고 준비 된 구조를 요구 하는 실험의 더 많은 종류를 확장할 수 있습니다.

Nanostructures의 자력으로 소형화 기술 동향에 따라 지난 2 년간에 집중적으로 연구 했다. 구조 측면 크기는 더 작게 될 고 작고, 강자성 구조에의 자기 특성 자석 재료의 특성 뿐만 아니라 구조 형상에 의해 제어 되도록 시작 합니다. 마이크로 구조를 대량 물자에서 다른 자기 요소의 행동은 세부 사항 (예를 들어, 허버트와 Schäfer)1에서 평가 되었습니다. 특수 자화 지상 국가의 가장 알려진된 사례 중 하나는 마그네틱 vortices 컬링 자화 구조 마이크론 및 마이크론 크기의 얇은 자석 디스크 및 다각형에서 발생. 자화는 여기에-주위에 비행기를 비행기 밖으로 소용돌이 코어2,3컬링입니다. 마그네틱 vortices의 자화 반전 정적4,,56 에 동적7,8,,910 광범위 하 게 공부 하고있다 정권입니다. 마그네틱 vortices의 가능한 응용 프로그램은, 예를 들어, 다중 비트 메모리 셀11, 논리 회로12, 라디오 주파수 장치13또는 스핀-웨이브 미터14.
자기 소용돌이 소용돌이 코어 특히 이미지, 현미경 기술의 공간 해상도 해야 가능한 근본적인 자기 길이 비늘 가까이 (아래 10 nm). 로렌츠 전송 전자 현미경 검사 법15 (LTEM) 및 자석 전송 x 선 현미경16 (MTXM)는 자기 vortices의 이미징에 대 한 이상적인 후보 그들은 높은 공간 해상도 제공 하 고 또한 높은 제공 하는 MTXM 시간 자화 역학 연구에 대 한 해상도입니다. 이 기술의 단점은 복잡 한 샘플 준비, 제시 종이의 주제 이다입니다.
여기에 제시 된 프로세스 설명 편17 와 MTXM10,11자기 vortices 이미징 사용 하는 샘플의 제조. 두 기술 되며 전송 문자의 때문에, 그것은 얇은 막에 구조를 조작 하는 데 필요한입니다. 세포 막은 일반적으로 실리콘 질 화물 그리고 그들의 두께 범위 수십 나노미터에서에서 수백 나노미터에서 만들어집니다. 이러한 두 가지 방법의 각각 다른 지원 프레임 형상이 필요합니다. MTXM, 경우 프레임 5 x 5 m m2 이며 창 큰, 2 x 2 m m2. 가장, 경우 프레임 기하학 실험, 일반적으로 250 x 250 µ m2에 따라 창 크기와 직경에서 3 m m의 원형 이다. 세포 막을 모든 리소 그래피 과정 동안 창문을 깨고의 위험으로 더 어려운 샘플 처리의 추가 도전.
긍정적이 고 부정적인 저항 리소 그래피 기술18에 의해 샘플의 제조를 할 수 있습니다. 긍정적인 저항 리소 그래피 프로세스 사용 하 여 긍정적인 저항; 방사선 노출된 부분에 레지스트 변경의 화학 구조는 화학 개발자에 용 해 될 것 이다. 노출된 영역 것 씻어 동안 노출 되지 않은 지역 기판에 남아 있게 됩니다. 네거티브 레지스트 리소 그래피 과정의 경우 방사선 견고는 저항 하 고 노출 되지 않은 지역에 화학 개발자 씻어 것입니다 하는 동안 노출된 영역 기판에 남아 있게 됩니다. 두 기술, 샘플의 제조에 사용할 수 있습니다 하지만 적은 제조 단계 부정에 비해 저항 리소 그래피 기술을 요구 하기 때문에 긍정적인 저항 리소 그래피를 선호 하는 우리. 그것은 또한 처리를 쉽게, 빠르게, 이며 종종 더 나은 결과 제공 합니다.

<table><tbody><tr><td>SiN 멤브레인 - TEM</td><td>Silson</td><td>SiRN-TEM-200-0.25-500</td><td>TEM 멤브레인</td></tr><tr><td>SiN 멤브레인 - MTXM</td><td>Silson</td><td>SiRN-5.0-200-3.0-200</td><td>MTXM</td></tr><tr><td>멤브레인 스핀 코팅</td><td></td><td></td>용 3D 어댑터 <td>3D 프린팅용 어댑터 모델은 다음에서 다운로드할 수 있습니다 https://www.thingiverse.com/thing:2808368</td></tr><tr><td>PMMA 950k 전자빔 레지스트</td><td>Allresist</td><td>AR-P 679.04</td><td>TEM 샘플에 사용</td></tr><tr><td>TEM 샘플에 사용되는</td> <td>전자빔 레지스트</td> 현상액 <td>Allresist</td><td>AR 600-56</td></tr><tr><td>고대비 전자빔 레지스트</td><td>MTXM 샘플의 도파관에 사용되는</td><td>Allresist</td><td>AR-P 6200.13</td></tr><tr><td>MTXM 샘플의 도파관에 사용되는</td><td>고대비 전자빔 레지스트 현상액</td><td>Allresist</td><td>AR-600-546</td></tr><tr><td>Tetrakis(dimethylamido)titanium(IV)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>669008 알드리치&nbsp;</td><td>ALD에 의한 TiO2 박막 증착에 사용&nbsp;</td></tr><tr><td>나노 미터 리소그래피 용 전자빔 레지스트</td><td>Allresist</td><td>AR-P 617.02</td>는 <td>이중층 레지스트의 하단 층으로 사용되어 더 쉬운 리프트 오프 절차를 위해 PMMA</td></tr><tr><td>950k 전자빔 레지스트</td><td>Allresist</td><td>AR-P 679.04</td>는 <td>이중층 레지스트의 최상층으로 사용되어 더 쉬운 리프트 오프 절차를 위해 전자</td></tr><tr><td>빔 레지스트 개발자</td><td>Allresist</td><td>AR 600-56</td>이 <td>도파관</td></tr><tr><td>의 디스크 개발에 사용됩니다.퍼멀로이 펠릿</td><td>Kurt J Lesker</td><td>EVMPERMQXQ-D</td><td>자성층 증착에 사용</td></tr><tr><td>티타늄 펠릿</td><td>Kurt J Lesker</td><td>EVMTI45QXQD</td><td>금 도파관의 접착층으로 사용</td></tr> 금 <tr><td>펠릿</td><td>Kurt J Lesker</td><td>EVMAUXX40G</td><td>도파관 증착에 사용</td></tr></tbody></table>

자기 소용돌이 연구 전송 현미경 검사 법 기술을 사용 하 여 실리콘 질 화 막에 자석 nanostructures의 제조

Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques

전자와 x-선 자석 microscopies 수십 나노미터까지 고해상도 자기 이미지에 대 한 수 있습니다. 그러나, 샘플 매우 연 약하고 어려운 조작 하는 투명 한 막에 준비를 해야 합니다. 마그네틱 vortices 로렌츠 전송 전자 현미경 검사 법 및 자기 전송 x 선 현미경 연구에 적합을 형성 하는 스핀 구성 샘플 제작에 대 한 프로세스와 자성 마이크로-nanostructures 선물이. 실리콘 질 화 막에 샘플 준비가 제조는 스핀 코팅, UV 및 전자 빔 리소 그래피, 저항의 화학 발전의 구성 및 자기 재료의 증발 이륙 과정 형성 하 여는 마지막 자기 구조입니다. 마그네틱 nanodiscs 단일 리소 그래피 단계에서 준비 로렌츠 전송 전자 현미경 검사 법에 대 한 샘플에 의하여 이루어져 있다. 마그네틱 nanodiscs 전기를 전달 하 여 반복 자기장 펄스의 생성에 사용 되는 파 관에 배치 됩니다 및 자기 x 선 전송 현미경 검사 법에 대 한 샘플 시간 해결 자화 동적 실험, 사용 되 전류는도 파 관을 통해입니다. 도 파 관 추가 리소 그래피 단계에서 만들어집니다.

그림 1 죄 프레임 및 MTXM 및 LTEM microscopies 사용 하는 세포 막의 사진을 보여준다. 그림 2 를 스핀 코팅 과정 중 가장 막 꺼짐-축 3D 인쇄 어댑터의 디자인을 보여준다. 그림 3 (저항 개발 후 및 이륙 절차 후) LTEM 샘플 준비 및 최종 이미지는 LTEM에 의해 관찰의 다양 한 단계를 보여 줍니다. 그림 4 는 MTXM 시간 해결 실험에 대 한 죄 막에는 디스크와는 파 관의 제조에 대 한 준비 단계의 회로도 보여준다. 그림 5 는 파 관에 배치 하는 디스크를 포함 하는 최종 MTXM 샘플을 보여 줍니다.

마그네틱 마이크로-및 자석 vortices 전송 전자 현미경 (TEM) 및 자석 전송 엑스레이 현미경 검사 법 (MTXM) 연구에 적합을 형성 하는 스핀 구성 nanostructures의 제조에 대 한 프로토콜 제공 됩니다.

자기 소용돌이 연구 전송 현미경 검사 법 기술을 사용 하 여 실리콘 질 화 막에 자석 Nanostructures의 제조

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared ...

이 방법은 투과 전자 및 X선 현미경으로 관찰하기 위해 마이크로 및 나노 구조 제작의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 나노미터 두께의 질화규소 멤브레인에서 시료를 제작할 수 있다는 것이며, 이는 투과 현미경으로 관찰하기 위한 요구 사항입니다. 이 절차를 시연하는 사람은 제 연구실의 대학원생인 Meena Dhankhar와 Marek Vanatka입니다.시작하려면 30나노미터 실리콘 nitrade 멤브레인을 섭씨 180도의 핫 플레이트에 놓고 15분 동안 굽혀 수분을 제거합니다. 어댑터를 스핀 코터에 놓고 멤브레인을 어댑터에 놓습니다. 스핀 코트 950k pmma는 3, 000rpm에서 1 분 동안 저항하여 약 200 나노 미터의 필름 두께를 생성합니다.그런 다음 섭씨 180도의 핫 플레이트에서 3분 동안 샘플을 사후 베이킹하여 pmma 층을 경화시킵니다. 전자빔 리소그래피를 수행하려면 그래픽 데이터베이스 시스템 또는 GDS 형식으로 원하는 디스크 패턴을 그리고 전자빔 리소그래피 시스템에 업로드하십시오. 샘플을 전자빔 라이터 시스템에 로드합니다.그런 다음 무대와 빔을 설정합니다. 20킬로 전자 볼트의 빔 에너지에서 제곱센티미터당 260마이크로쿨롱의 전자 선량에 디스크 영역을 노출시킵니다. 노출 후 샘플을 메틸 이소부틸 케톤 현상액에 2분 동안 담그십시오.그런 다음 샘플을 이소프로필 알코올로 30초 동안 옮겨 현상을 중지합니다. 탈이온수를 사용하여 각 샘플을 30초 동안 세척합니다. 그런 다음 핀셋으로 각 샘플을 잡고 질소를 사용하여 건조시킵니다.다음으로, 광학 현미경을 사용하여 저배율에서 시작하여 샘플의 현상을 확인한 다음 고배율로 전환합니다. 전자빔 증착을 수행하려면 캡톤을 사용하여 멤브레인을 홀더에 조심스럽게 테이프로 붙입니다. 그리고 로드 록을 통해 샘플을 전자빔 증발기의 증착 챔버로 옮깁니다.8 킬로볼트의 가속 전압과 약 120 밀리암페어의 빔 전류에서 전자빔 증발 시스템을 사용하여 20에서 100 나노미터 범위의 두께와 초당 약 1옹스트롬의 증착 속도로 퍼멀로이의 얇은 층을 증착합니다. 여분의 금속을 들어 올리려면 멤브레인을 아세톤이 함유 된 비커에 1 시간 동안 놓습니다. 그런 다음 핀셋을 사용하여 고정하는 동안 여분의 금속이 제거될 때까지 아세톤을 사용하여 멤브레인에 스프레이합니다.샘플에 과도한 금속이 남아 있으면 아세톤을 다시 분무하기 전에 멤브레인을 아세톤에 다시 넣어 담그십시오. 샘플을 이미지화하려면 TEM 샘플 홀더에 장착하고 현미경에 삽입합니다. 현미경의 표준 절차를 사용하여 샘플 높이를 수정하고 원하는 가속 볼륨에서 로렌츠 모드에서 현미경을 정렬합니다.tage.예를 들어, 이 경우 300킬로볼트입니다. lorentz 렌즈의 초점을 흐리게 하여 자기 신호를 도입합니다. 그런 다음 샘플을 기울여 일반 필드 구성 요소를 도입합니다.예를 들어, 적절한 각도는 30도입니다. 일반적으로 lorentz 모드에서 꺼져 있는 대물 렌즈를 자극하여 자기장을 적용합니다. 마지막으로, 샘플을 포화시키고 대물 렌즈를 deexcit하여 자기장을 점차적으로 감소시키고 카메라에서 이미지를 캡처합니다.여기에서 볼 수 있는 것은 MTXM 및 LTEM 마이크로스코파이에 사용되는 실리콘 nitrade 프레임과 멤브레인입니다. MTXM 프레임은 창 두께가 200나노미터인 5 x 5mm 정사각형입니다. 그리고 TEM 프레임은 창 두께가 30나노미터인 직경 3mm의 원에 맞습니다.이 패널에는 전자빔 노출 및 레지스트 개발 후 레지스트에 디스크 어레이가 있는 실리콘 nitrade 멤브레인 창이 포함되어 있습니다. SEM에 의해 이미지화된 자기 디스크의 최종 어레이가 여기에 나와 있습니다. 이 LTEM 이미지는 자기 나노 디스크 배열에서 자기 소용돌이 핵 형성 상태를 보여줍니다.마지막으로, 이 SEM 이미지는 정렬 표시가 있는 금 도파관에 30나노미터 두께와 2미크론 너비의 퍼멀로이 디스크의 최종 구조를 나타냅니다. 이 기술을 마스터하면 하루 안에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 패턴의 전자빔 노출에 대해 적절한 매개변수를 사용하는 것을 기억하는 것이 중요합니다.이 비디오를 시청한 후에는 제시된 방법을 사용하여 구조를 단계별로 제작하고 특성화하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 화학 물질로 작업하는 것은 위험하다는 것을 잊지 마십시오., 그리고 절차를 수행하는 동안 흄 후드의 재료를 조작하는 동안 장갑과 보호 안경을 착용하는 것과 같은 예방 조치를 항상 취해야 합니다.

fabrication-magnetic-nanostructures-on-silicon-nitride-membranes-for

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

균일한 인클로저를 실현하기 위해 두 개의 실리콘 웨이퍼를 영구적으로 접합하는 방법이 설명되어 있다. 여기에는 웨이퍼 준비, 세척, RT 본딩 및 어닐링 프로세스가 포함됩니다. 생성된 접합 웨이퍼(cells)는 인클로저 ~1%1,2의균일성을 갖는다. 그 결과 형상을 통해 제한된 액체와 가스를 측정할 수 있습니다.

실리콘 다이렉트 웨이퍼 본딩을 통한 균일한 나노스케일 캐비티 제조

우리는 표면 패터닝을 위한 스캐닝 터널링 현미경의 원자 계측과 선택적 원자층 증착 및 반응성 이온 에칭을 결합하기 위한 프로토콜을 보고합니다. 수많은 대기 노출 및 운송을 포함하는 견고한 프로세스를 사용하여 원자 계측을 갖춘 3D 나노 구조를 제작합니다.

원자 추적 가능한 나노 구조 제작

우리는 미크론 크기의 새로운 물질 플레이크를 기질에 기계적 박리 및 증착, 수송 실험을 위한 실험 장치 구조 제작, 0.300K의 낮은 온도와 최대 12T의 자기장에서 건조 헬륨 근접 주기 저온 유지 장치에서의 자기 수송 측정 방법을 설명합니다.

소설 재료의 저온 Magnetotransport 측정을위한 고급 실험 방법

우리는 국부적인 기계적 접촉을 사용하여 얇은 초전도 필름에서 개별 소용돌이를 조작하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 이 방법에는 전류, 자기장 또는 추가 제조 단계 적용이 포함되지 않습니다.

현지 연락처로 소용돌이 조작의 SQUID 연구를 스캔

이 작품에서, 우리는 템플릿으로 사용되는 다공성 알루미나 멤브레인의 형성, 전해질 용액을 사용하여 템플릿으로의 전착, 용액으로 나노 와이어의 방출을 포함하여 철 나노 와이어를 제조하는 프로토콜을 설명합니다.

나노 다공성 양극 산화 알루미늄및 그 특성화에 의한 철 나노 와이어 제조

여기에 제시된 적층 금속 절연체 금속 구조에 대한 투과 전자 현미경 검사법(TEM)을 통한 시정 중 나노 구조 변화를 분석하기 위한 프로토콜이 제시된다. 그것은 프로그래밍 가능한 논리 회로 및 신경 모방 하드웨어의 다음 세대에 대한 저항 스위칭 크로스바에 중요한 응용 프로그램을 가지고, 자신의 기본 작동 메커니즘과 실용적인 적용성을 공개.

혼합 위상 a-VOx에 따라 비대칭 크로스바의 바이어스 및 제조와 시투 전송 전자 현미경 검사법

이 작품은 신경 조직의 제어를위한 지역 자기력의 엔지니어링에 상향 식 접근 방식을 제시한다. 자기 나노 입자 (MNPs)로로드 된 뉴런 과 같은 세포는 수직 자화와 마이크로 패턴 플랫폼에 의해 도금및 제어됩니다. 또한 자기 특성화, MNP 세포 섭취, 세포 생존 가능성 및 통계 분석이 설명되어 있습니다.

상호 연결된 뉴런의 마이크론 규모의 조직을 위한 자기 플랫폼 제작

산화 그래핀 윈도우를 갖춘 새로 개발된 마이크로 패턴 칩은 미세 전자 기계 시스템 기술을 적용하여 제작되어 다양한 생체 분자 및 나노 물질의 효율적이고 높은 처리량의 극저온 전자 현미경 이미징을 가능하게합니다.

높은 처리량의 극저온 전자 현미경을 위해 두께 조절이 가능한 마이크로 패턴 칩 제조

자기력 현미경(MFM)은 수직으로 자화된 원자력 현미경 프로브를 사용하여 나노 스케일 분해능으로 샘플 지형과 국부 자기장 강도를 측정합니다. MFM 공간 분해능과 감도를 최적화하려면 리프트 높이 감소와 드라이브(진동) 진폭 증가의 균형을 맞춰야 하며 불활성 분위기의 글로브박스에서 작동하는 이점을 누릴 수 있습니다.

자기력 현미경 분해능과 감도를 최적화하여 나노스케일 자기 도메인 시각화

이 기사에서는 설계에서 제조, 특성화에 이르기까지 질화규소 멤브레인 공진기의 수명 주기를 추적합니다.

High-Q 질화규소 멤브레인 공진기의 제작 및 특성화

배우세요 전자빔 리소그래피와 증착을 이용해 실리콘 질화막 위에 자성 나노디스크를 제작하는 방법을. 이 기술은 로렌츠 투과전자현미경으로 자기 소용돌이를 관찰하는 데 활용됩니다.

자기 소용돌이 연구 전송 현미경 검사 법 기술을 사용 하 여 실리콘 질 화 막에 자석 Nanostructures의 제조

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