Name: Atomik İzlenebilir Nanoyapı İmalatı (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-07-17T15:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 35 s
Description: Keşfedin atomik izlenebilir silikon nanoyapı imalatı için tarama tünelleme mikroskobu, atomik katman biriktirme ve reaktif iyon tavlama kullanımını. Bu yöntem 10 nanometrenin altında kritik boyutlarda 3D nanoyapılar oluşturmayı sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu eser DARPA (N66001-08-C-2040) bir Sözleşmede ve Texas Eyaleti Gelişen Teknoloji Fonu bir hibe ile desteklenmiştir. Yazarlar seçici atom tabakası birikimi ile ilgili katkıları, hem de ex-situ numune işleme Wallace Martin ve Gordon Pollock için Jiyoung Kim, Greg mordi Angela Azcatl ve Tom SCHARF kabul etmek istiyorum.

1. Ex-situ Numune Hazırlama <ol><li> Cips hazırlayın <ol><li> Si (100) gofret işaretçileri belirlenmesi koymak için uygun etch maskesi tasarlayın. Standart optik litografi ve Rie kullanarak, STM örnekleri alınacak olan gofret içine referans işaretleri olarak satır bir ızgara etch. çizgiler, 10 mikron genişliğinde 1 mikron derinliğinde ve 500 um sahada olmalıdır. Gravür sonra, şerit örneğinden ışığa kalan. Not: fiducial işaretleri in-situ numune yanı AFM ve SEM olarak metroloji sırasında uç konumu için tanımlanabilir olmalıdır. </li><li> Aşağı standart çakmak mavi dicing bant, yapışkan tarafı uygulayarak gofret yüzeyini koruyun. </li><li> Bir elmas kullanarak çipleri içine Zar gofret seramik dicing HDL gerçekleştirmek için kullanılan spesifik UHV-STM aracı için uygun boyutlarda gördüm uçlu. Burada, örnekler 8.1 mm x 8.1 mm kare edildi. </li></ol></li><li> Dicing sonra, yavaşça tarafından UHV-STM desenlendirme aracı içine yerleştirilmesi için çip hazırlamakAşağıdaki bölümde 2 UHV hazırlık sonrası olumsuz bir yüzey rekonstrüksiyonu neden olacaktır herhangi nikel içeren araçları ile çip dokunmamaya özen dicing bandı geri soyma. <ol><li> Politetrafloroetilen (PTFE) cımbız ile numunenin tarafını kavrama ise, sırası ile, aseton, izopropil alkol, metanol, ve iyonu giderilmiş su, bir akışı ile 10 saniye her biri için ön yüze durulayarak temiz talaş. Son olarak, ultra saf N2 veya Ar, yine teflon cımbız ile kavrama ile kurulayın. </li><li> Belirli UHV STM aracı için uygun yöntemler kullanılarak STM numune tutucu numuneyi monte edin çip HDL için kullanılır. <ol><li> Bir nikel ihtiva eden numune tutucuya monte durumunda, tantal folyo engel şeritleri (appx. Örnek yüksekliği ile 4 mm) titanyum makas kullanılarak kesti. Sırasıyla, ultra saf aseton, izopropil alkol, metanol, ve DI su içinde her biri 5 dakika sonikasyon folyo şeritler. Kısmen alüminyum folyo ve enjekte ile beher örterek ultrasaf N 2 gazı ile Kuruaçıklık içine N2 memesi ing. Tüm sıvı buharlaşana kadar gaz akış. Nikel ücretsiz cımbız kullanarak form folyo etrafında sonra numune tutucu gelen numunenin ön ve arka tarafını izole etmek için numune tutucu içinde kelepçe örnek sona erer. </li></ol></li><li> Karbon kontaminasyonu temizlemek için oksijen plazmada, plazma temiz numune ve örnek tutucu monte ettikten sonra. 28 </li></ol></li></ol> 2. UHV Numune Hazırlama <ol><li> UHV işleme ve HDL genellikle (aşağıda adım 2.5.1.1 hariç) 1.3 x 10 -9 mbar altında kalması, böylece yük kilidi veya başka bir tercih UHV güvenli yöntemle UHV sistemine örnek tanıtın. </li><li> Bir sıcaklık ölçer ile sıcaklık izleme Degas O / 650 ° C&#39;de N,. Odacık basıncı arka plan% 25 içinde olduğundan emin olun. Burada anlatılan durumda, tipik plan basınçları 4.5 x 10 -10 mbar yaklaşık bulunmaktadır. </li><li> 5 dakika boyunca 1,500 ° C &#39;de filamanı çatlama Degas tungsten hidrojendir.Mümkünse titanyum süblimasyon pompaları etkinleştirin. </li><li> Örnek &quot;Flash&quot; döngüsü gerçekleştirin. <ol><li> 20 saniye için 1250 ° C&#39;a ısıtma, pirometre ile T izlenmesi ve bir 10 ° C / sn ısıtma gradyanı kullanılarak Flaş örneği. 7 x 10 -9 mbar maksimum basıncını aşmayın. En az 5 saniye içinde ısıtıcı akım kaldırarak soğutulur. </li><li> 5 dakika boyunca 350 ° C&#39;de geri kalanı örnek. Basınç başlangıca kurtarmak için izin vermek. 3x tekrarlayın. </li></ol></li><li> Numune pasivasyon gerçekleştirin. <ol><li> Sıcaklığını izlemek için bir pirometre kullanarak 350 ° C&#39;ye ayarlayın örnek sıcaklığı. Kaçak valfi kullanılarak hazırlık odasına 1.3 x 10 -6 mbar ultra saf H 2 tanıtın. <ol><li> Daha fazla H2 arındırmak için çok sistemde bir sızıntı valfi yakınındaki H2 hattı üzerinde bir soğuk tuzak koyun. </li><li> Eğer mümkünse, yüksek hız turbo pompa yerine bir iyon pompası ile sisteme pompa. Iyon pompası olmaktan expo numuneyi kontamine değil böylece buduryüksek basınçlı ve çıkartma kirleticilere karşı sed. pompalar (350 ° C) En hidrojen çıkarıldıktan sonra normal durumda geri koymak ve örnek hala sıcak olan. </li></ol></li><li> , 12 dakika boyunca 1400 ° C arasında bir sıcaklığa filaman çatlama, tungsten, hidrojen açın sonra filament ve H2 gaz akışını kapatmak. Oda sıcaklığına soğutun örneği. </li></ol></li></ol> 3. Taramalı tünelleme mikroskopisi ve Litografi <ol><li> STM ile örnek aktarın ve tünel aralığı içine numune ve STM ucu getir. 20 mikron spot büyüklüğü daha iyi güç çözme ile bir kamerayı kullanarak, uç-numune kavşağı yüksek çözünürlüklü optik görüntü almak. Eğrilik Düzeltme ve referans işaretleri bir bozulmamış üreme temsil böylece optik görüntüyü yeniden boyutlandırmak. </li><li> Sistem termal kararsızlıkları azaltmak için herhangi bir aydınlatma çıkarın. Yüzey kalitesini belirler. <ol><li> Uyuşmuş belirlemek, -2,25 V ve 200 pA örnek önyargı ile konvansiyonel STM teknikleri kullanarakyüzeyinde kusurlar er. </li><li> Yüzey kusurları kabul edilebilir seviyelerin altına ise, bir sonraki adıma geçin. Maksimum kabul edilebilir kusur seviyeleri takip gibidir:% 1 Sarkan tahvil; % 3 Si boş; % 1 kirleticiler. </li></ol></li><li> Tasarım HDL desenleri deney kalıpları ve büyük (1 mm x 1 mm) SERP tanımlama düzenleri de dahil olmak üzere, üretilecek. serp desenler 15-20 nm bir adım kullanılarak, AFM hızlı tarama eksen beklenen dik uzun bir vektör ekseni çizilmelidir. Temel şekiller halinde Kırılma genel desen HDL koşullarını uygularken ucu tarafından takip yolu tanımlamak için kullanılır. 24 </li><li> Önceki adımdaki vektör çıkışlarını kullanarak, HDL, 7-9 V örnek yanlılığı, 1 nA akımı ile büyük alanlar için FE modu litografi kullanarak gerçekleştirmek ve atomik hassas kenarları gerektiren küçük alanlar veya bu alanlar için 0.2 mC / cm ve AP modu litografi . 24 <ol><li> Pe optimal AP modu litografi koşulları belirlemek2 ila 4 nA değişen 3.5 ile 4.5 V arasında değişen örnek önyargı ile koşullar, mevcut bir çeşitliliği ile HDL&#39;yi rforming ve hat 2 ile 4 mC / cm arasında değişen dozajlar. Dar tamamen depassivated çizgi üretirler koşulları seçin. </li></ol></li><li> -2,25 V örnek önyargı ve 0.2 nA tünel akımı görüntüleme ile istenen HDL desenli alanlarda STM metroloji gerçekleştirin. <ol><li> [Isteğe bağlı] hata düzeltme gerçekleştirin. STM metroloji sonra adım 3.5 istenen deseni ile STM görüntüleri depassivation deseni karşılaştırın. Herhangi alanlar yetersiz sarkan bağ oluşumunu gösterirse, bu alanlarda litografi döngüyü tekrarlayın. </li></ol></li><li> STM HDL tamamladıktan sonra, numuneden ucu boşa ve kilit yüklemek için örnek taşıyın. </li><li> Vent ve örnek çıkarın. Ultrasaf N2 ile havalandırma sırasında, böyle temiz safir gibi inert, düz yüzeye ile irtibata geçerek örnek korumak. 29 yüzey koruma sonra, herhangi bir pompalara yakın vanalar sonra Quic olarak gaz havalandırma tanıtmakmümkün KLY. Sistemi için örnek çıkarın. </li></ol> 4. Numune Taşıma <ol><li> Yük kilit numuneyi çıkarın. Mümkünse folyo bariyer parçaları kaldırma dahil, numune tutucu numuneyi bırakın. PTFE (veya Ti) cımbız kullanarak, en az 10 dk atmosfer maruz kalmasını sağlamak için çalışırken, korunan numunenin ön tarafını tutarak, taşıyıcı Numuneyi hareket ettirin. </li><li> Numune üzerinde kapağını takın ve gevşek bir basınçlı numune taşıyıcı monte edin. 1 dakika boyunca ultrasaf Ar ile yıkayın. Herhangi bir noktada sistem tahliye etmeyin, ya da yüzey hasar oluşabilir. 29 Nihayet, Ar küçük bir pozitif basınç (~ 50-100 mbar) ile mühür numune taşıyıcı böylece numune kadar stabil kalır Bir ay kadar. </li></ol> 5. Biriktirme Layer Atom <ol><li> ALD uygun biriktirme sıcaklığında (100 ° C) olduğundan emin olun. Atmosferik basınç elde edilinceye kadar yavaşça ALD odasındaki argon basıncı artırmak. </li><li> Açık ALD odası. </li><li> Açık Örnek taşıyıcı ve hızlı bir şekilde kenarında örnek kavrama PTFE cımbız kullanılarak ALD odasına aktarmak ve ardından degaze edilmesi için &lt;2 x 10 -1 mbar 1 saat arasında bir basınçta ALD odasına yakın ve bir argon akışı ile tasfiye örneği. Amorf titanyum 2.8 nm büyümeye ALD 80 tekrarlanan döngülerini gerçekleştirmek için bir süreç olarak ayarlayın. <ol><li> Titanyum tetraklorür (TiCI4) ve su ile, 100-150 ° C arasında bir sıcaklıkta, örnek modifiye edilmemiş bir ticari ALD sisteminin kullanılması (H2O) ön darbe süreleri ile, 0.3 mbar ile 0,8 mbar&#39;lık basınçlarda reaksiyona giren maddeler ile çökelmesini yapmak gibi 0.1 sn ve 0.05 sn. 27 </li><li> Her gaz puls sonrasında bağlı physisorbed reaktanlara minimal arka plan çökelmesini sağlamak için 0.2 mbar&#39;da 60 saniye boyunca Ar ile reaktöre temizleyin. Bu çalışmada maskeleri için, 80 ALD döngüleri, 100 ° C&#39;de, amorf titanyum oksit, yaklaşık 2.8 nm büyümesi için kullanılır. </li></ol&gt; </li><li> Yavaşça Ar gazı ve açık olan ALD odasını havalandırın. Tekrarlayın 4.1 ve numune taşıma için 4.2 yineleyin. </li></ol> 6. Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) <ol><li> Üreticinin protokolüne göre AFM doğru kalibrasyon sağlayın. Açık örnek taşıyıcı ve yavaşça cımbız kullanarak örnek çıkarın. </li><li> Transporter dan çıkardıktan sonra, güvenli bir şekilde bu tür eğer mümkünse bir sıkıştırma sistemi gibi mekanik montaj yöntemi kullanarak AFM içine örnek yükleyin. Numune üzerine AFM kamera odaklanın ve adım 3.2 optik metroloji dayalı desen AFM ucu hizalamak için örnek yüzeyinde referans işaretleri bulun. </li><li> AFM ayarları yüksekliği ve faz bilgileri hem göstermek ve um 20 ila 40 geniş olması, tarama boyutunu ayarlamak olacaktır emin olun. Numune üzerine AFM ucu Engage. </li><li> Bulucu desen bölge tanımlanır kadar en yüksek çözünürlükte yüksekliği ve faz bilgileri kullanarak, tarayın. Desenli yeniden içine büyütgion bir görüntü istendiği bölgeye bulup. </li><li> Uygun görüntü kalitesi ve çözünürlüğü (genellikle mümkün olan en yüksek) kullanarak istenen bölgelerin bir görüntü alın. İstenen tüm bölgeler tarandıktan sonra, numuneden ucu ayırın. Örnek boşaltın. Tekrarlayın 4.1 ve numune taşıma için 4.2 yineleyin. </li></ol> 7. Reaktif İyon Dağlama <ol><li> -110 ° C kapasitif birleştiğinde RIE reaktörü Chill, daha sonra intro odasına örnek yüklemek ve 7.5 x 10 -6 mbar aşağı pompa. <ol><li> 3 dakika boyunca sıcaklığını stabilize. Sonra 40 sccm&#39;lik 8 sccm&#39;lik (dakika başına standart santimetre küp), Ar de O 2 akış oranları ile ilgili gazı açın ve 20 sccm&#39;lik SF 6. </li><li> 150 W RF deşarjı kullanarak Strike plazma, daha sonra 8 sccm&#39;lik de 52 sccm&#39;lik de SF 6 ve O 2 kullanarak 1 dakika boyunca etch gaz akışını değiştirmek. Si bu gazların etkileşim yaklaşık olarak 20 nm / dakika bir hızda iz bırakacaktır. 30 </sup&gt; </li><li> 7.5 x 10 -6 mbar vakum pompa. RIE sistemini havalandırın. Tekrarlayın 4.1 ve numune taşıma için 4.2 yineleyin. </li></ol></li></ol> 8. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) <ol><li> SEM Örnek Montaj ve sisteme örnek tanıtımı. <ol><li> Yapışkan olmayan numune numune montajını kolaylaştırmak için uygun bir konumda içine monte yerleştirin. </li><li> Açık örnek taşıyıcı ve hafifçe kenarlarından örnek kapmak ve güvenli SEM montaj içine yükledikten sonra SEM içine numune takımını tanıtmak için cımbız kullanarak örnek çıkarın. </li><li> Vent ve açık SEM odası. Güvenli SEM örnek aşamasına örnek düzeneğini takın. SEM odasını aşağı Pump. </li></ol></li><li> , Referanslar bulun. <ol><li> Mümkün olan en düşük değere büyütme getirin. Iyi bir çözünürlük verecek hızlandırılması gerilim ve ışın akımı ayarlarını seçin. En kabul edilebilir ayarlarla başlayın. Gerektiği gibi kadar gidin. </li><li> Elektron demetinin açın. Genel bölgeyi getirÖnerilen çalışma mesafesi ve eucentric yüksekliğe ilgi. </li><li> Bulun ve bölüm 1.1&#39;de açıklanan fiducials odaklanın. Gerektiği gibi çalışma mesafesi ayarlayın. Odak, parlaklık ve kontrast optimize edin. </li></ol></li><li> Desenleri bulun ve görüntü. <ol><li> Fiducials Göreli, desen karbon birikimi en aza indirmek yakın olmayan temel özellikleri kullanarak odağı optimize etmek için bölüm 3.2 ve bölüm 6. AFM metroloji, optik metroloji dayalı desenleri bulun. Optimize sonra, desen taşımak ve plan görünüşü görüntüleri ve ölçümleri kazanır. </li><li> Gerekirse, 3D görüntüler ve desen yüksekliği ölçümleri için numune eğin. Gerektiğinde diğer modelleri için, 8.3 tekrarlayın. </li></ol></li><li> SEM üretici tarafından öngörülen, SEM sistem kapatma rutin ve bitiriş örnek / s gerçekleştirin. Geri taşıyıcı içine örnek sabitleyin. </li><li> Tekrarlayın 4.3 ve örnek taşıma ve depolama için 4.4 yineleyin. Bu noktada, numuneler sağlam ve canzaman belirsiz bir süre için saklanabilir. Gerekirse gerçekleştirin sonrası görüntüleme analiz eder. </li></ol>

<ol><li>Yoffe, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-dimensional+systems%3A+quantum+size+effects+and+electronic+properties+of+semiconductor+microcrystallites+%28zero-dimensional+systems%29+and+some+quasi-two-dimensional+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+in+Phy%22%5BJournal%5D)">Low-dimensional systems: quantum size effects and electronic properties of semiconductor microcrystallites (zero-dimensional systems) and some quasi-two-dimensional systems.</a> Adv. in Phy. 42 (2), 173-262 (1993).</li>
<li>Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semiconductor+Clusters%2C+Nanocrystals%2C+and+Quantum+Dots%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Semiconductor Clusters, Nanocrystals, and Quantum Dots.</a> Science. 271 (5251), 933-937 (1996).</li>
<li>Craighead, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoelectromechanical+Systems%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Nanoelectromechanical Systems.</a> Science. 290 (5496), 1532-1535 (2000).</li>
<li>Dai, M. D., Kim, C. -W., Eom, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Finite+size+effect+on+nanomechanical+mass+detection%3A+the+role+of+surface+elasticity%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Finite size effect on nanomechanical mass detection: the role of surface elasticity.</a> Nanotechnology. 22 (26), 265502(2011).</li>
<li>Personick, M., Mirkin, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Making+sense+of+the+mayhem+behind+shape+control+in+the+synthesis+of+gold+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Making sense of the mayhem behind shape control in the synthesis of gold nanoparticles.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (C), 18238-18247 (2013).</li>
<li>Rothemund, P. W. K., Ekani-Nkodo, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+Characterization+of+Programmable+DNA%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotubes.+J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Design and Characterization of Programmable DNA.</a> Nanotubes. J. Am. Chem. Soc. 26, 16344-16353 (2004).</li>
<li>Hersam, M. C., Guisinger, N. P., Lyding, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon-based+molecular+nanotechnology%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Silicon-based molecular nanotechnology.</a> Nanotechnology. 11 (2), 70-76 (2000).</li>
<li>Eigler, D. M., Schweizer, E. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Positioning+single+atoms+with+a+scanning+tunnelling+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Positioning single atoms with a scanning tunnelling microscope.</a> Nature. 344, 524-526 (1990).</li>
<li>Heinrich, A. J., Lutz, C. P., Gupta, J. A., Eigler, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+cascades%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Molecular cascades.</a> Science. 298, 1381-1387 (2002).</li>
<li>Crommie, M. F., Lutz, C. P., Eigler, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Confinement+of+Electrons+to+Quantum+Corrals+on+a+Metal+Surface%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Confinement of Electrons to Quantum Corrals on a Metal Surface.</a> Science. 262 (5131), 218-220 (1993).</li>
<li>Shen, T. -C., Wang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic-Scale+Desorption+Through+Electronic+and+Vibrational+Excitation+Mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Atomic-Scale Desorption Through Electronic and Vibrational Excitation Mechanisms.</a> Science. 268, 1590-1592 (1995).</li>
<li>Randall, J. N., Lyding, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic+precision+lithography+on+Si%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Tech.+B%22%5BJournal%5D)">Atomic precision lithography on Si.</a> J. Vac. Sci. Tech. B. 27 (6), 2764-2768 (2009).</li>
<li>Tong, X., Wolkow, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron-induced+H+atom+desorption+patterns+created+with+a+scanning+tunneling+microscope%3A+Implications+for+controlled+atomic-scale+patterning+on+H-Si%28100%29%5BTitle%5D)+AND+%22Surf.+Sci%22%5BJournal%5D)">Electron-induced H atom desorption patterns created with a scanning tunneling microscope: Implications for controlled atomic-scale patterning on H-Si(100).</a> Surf. Sci. 600 (16), L199-L203 (2006).</li>
<li>Hitosugi, T., Hashizume, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scanning+Tunneling+Spectroscopy+of+Dangling-Bond+Wires+Fabricated+on+the+Si%28100%29-2x1-H+Surface%5BTitle%5D)+AND+%22Jap.+J.+App.+Phys%2C+Pt+2+2%22%5BJournal%5D)">Scanning Tunneling Spectroscopy of Dangling-Bond Wires Fabricated on the Si(100)-2x1-H Surface.</a> Jap. J. App. Phys, Pt 2 2. 36 (3B), L361-L364 (1997).</li>
<li>Bird, C. F., Fisher, A. J., Bowler, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soliton+effects+in+dangling-bond+wires+on+Si%28001%29%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev+B%22%5BJournal%5D)">Soliton effects in dangling-bond wires on Si(001).</a> Phys. Rev B. 68, 115318(2003).</li>
<li>Wolkow, R. A., Livadaru, L., et al. Beyond-CMOS Electronics. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://arxiv.org/abs/1310.4148">http://arxiv.org/abs/1310.4148</a> 1-28 (2013).</li>
<li>Lyding, J. W., Shen, T. -C., Hubacek, J. S., Tucker, J. R., Abeln, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+patterning+and+oxidation+of+H-passivated+Si%28100%29-2%C3%971+surfaces+with+an+ultrahigh+vacuum+scanning+tunneling+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22App.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanoscale patterning and oxidation of H-passivated Si(100)-2×1 surfaces with an ultrahigh vacuum scanning tunneling microscope.</a> App. Phys. Lett. 64 (15), 2010-2012 (1994).</li>
<li>Lyding, J. W., Shen, T. -C., Abeln, G. C., Wang, C., Tucker, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+patterning+and+selective+chemistry+of+silicon+surfaces+by+ultrahigh-vacuum+scanning+tunneling+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Nanoscale patterning and selective chemistry of silicon surfaces by ultrahigh-vacuum scanning tunneling microscopy.</a> Nanotechnology. 7, 128-133 (1996).</li>
<li>Owen, J. H. G., Ballard, J., Randall, J. N., Alexander, J., Von Ehr, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterned+Atomic+Layer+Epitaxy+of+Si+%2F+Si%28001%29%3AH%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Tech.+B%22%5BJournal%5D)">Patterned Atomic Layer Epitaxy of Si / Si(001):H.</a> J. Vac. Sci. Tech. B. 29 (6), 06F201(2011).</li>
<li>Goh, K. E. J., Chen, S., Xu, H., Ballard, J., Randall, J. N., Ehr, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Von+Using+patterned+H-resist+for+controlled+three-dimensional+growth+of+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22App.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Von Using patterned H-resist for controlled three-dimensional growth of nanostructures.</a> App. Phys. Lett. 98 (16), 163102(2011).</li>
<li>Ye, W., Peña Martin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+writing+of+sub-5+nm+hafnium+diboride+metallic+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Direct writing of sub-5 nm hafnium diboride metallic nanostructures.</a> ACS Nano. 4 (11), 6818-6824 (2010).</li>
<li>Brien, J. L., Schofield, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scanning+tunnelling+microscope+fabrication+of+arrays+of+phosphorus+atom+qubits+for+a+silicon+quantum+computer%5BTitle%5D)+AND+%22Smart%22%5BJournal%5D)">Scanning tunnelling microscope fabrication of arrays of phosphorus atom qubits for a silicon quantum computer.</a> Smart. 11 (5), 741-748 (2002).</li>
<li>Van Oven, J. C., Berwald, F., Berggren, K. K., Kruit, P., Hagen, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron-beam-induced+deposition+of+3-nm-half-pitch+patterns+on+bulk+Si%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Tech.+B%22%5BJournal%5D)">Electron-beam-induced deposition of 3-nm-half-pitch patterns on bulk Si.</a> J. Vac. Sci. Tech. B. 29 (6), 06F305(2011).</li>
<li>Ballard, J. B., Sisson, T. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multimode+hydrogen+depassivation+lithography%3A+A+method+for+optimizing+atomically+precise+write+times%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Tech.+B%22%5BJournal%5D)">Multimode hydrogen depassivation lithography: A method for optimizing atomically precise write times.</a> J. Vac. Sci. Tech. B. 31 (6), 06FC01(2013).</li>
<li>Randall, J. N., Ballard, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic+precision+patterning+on+Si%3A+An+opportunity+for+a+digitized+process%5BTitle%5D)+AND+%22Microelec.+Eng%22%5BJournal%5D)">Atomic precision patterning on Si: An opportunity for a digitized process.</a> Microelec. Eng. 87 (5-8), 955-958 (2010).</li>
<li>Perrine, K. A., Teplyakov, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactivity+of+selectively+terminated+single+crystal+silicon+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Reactivity of selectively terminated single crystal silicon surfaces.</a> Chem. Soc. Rev. 39 (8), 3256-3274 (2010).</li>
<li>McDonnell, S., Longo, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+the+Atomic+Layer+Deposition+of+Titanium+Dioxide+on+Silicon%3A+Dependence+on+Surface+Termination%5BTitle%5D)+AND+%22The+J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Controlling the Atomic Layer Deposition of Titanium Dioxide on Silicon: Dependence on Surface Termination.</a> The J. Phys. Chem. C. 117 (39), 20250-20259 (2013).</li>
<li>Kane, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasma+cleaning+of+metal+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Tech%22%5BJournal%5D)">Plasma cleaning of metal surfaces.</a> J. Vac. Sci. Tech. 11 (3), 567(1974).</li>
<li>Hersam, M. C., Guisinger, N. P., Lyding, J. W., Thompson, D. S., Moore, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic-level+study+of+the+robustness+of+the+Si%28100%29-2%C3%971%3AH+surface+following+exposure+to+ambient+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22App.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Atomic-level study of the robustness of the Si(100)-2×1:H surface following exposure to ambient conditions.</a> App. Phys. Lett. 78 (7), 886-888 (2001).</li>
<li>Agostino, R., Flamm, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasma+etching+of+Si+and+SiO2+in+SF6%E2%80%93O2+mixtures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+App.+Phys%22%5BJournal%5D)">Plasma etching of Si and SiO2 in SF6–O2 mixtures.</a> J. App. Phys. 52 (1), 162(1981).</li>
<li>Longo, R. C., McDonnell, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selectivity+of+metal+oxide+atomic+layer+deposition+on+hydrogen+terminated+and+oxidized+Si%28001%29-%282%C3%971%29+surface%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci+Tech.+B%22%5BJournal%5D)">Selectivity of metal oxide atomic layer deposition on hydrogen terminated and oxidized Si(001)-(2×1) surface.</a> J. Vac. Sci Tech. B. 32 (3), 03D112(2014).</li>
<li>Ruess, F. J., Oberbeck, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+etched+registration+markers+to+make+four-terminal+electrical+contacts+to+STM-patterned+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">The use of etched registration markers to make four-terminal electrical contacts to STM-patterned nanostructures.</a> Nanotechnology. 16 (10), 2446-2449 (2005).</li>
<li>Ruess, F. J., Pok, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Realization+of+Atomically+Controlled+Dopant+Devices+in+Silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Realization of Atomically Controlled Dopant Devices in Silicon.</a> Small. 3 (4), 563-567 (2007).</li>
<li>Li, K., Namboodiri, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+formation+of+atomic+step+morphology+on+micropatterned+Si+%28100%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Tech.+B%22%5BJournal%5D)">Controlled formation of atomic step morphology on micropatterned Si (100).</a> J. Vac. Sci. Tech. B. 29 (4), 041806(2011).</li>
<li>Ballard, J. B., Owen, J. H. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pattern+transfer+of+hydrogen+depassivation+lithography+patterns+into+silicon+with+atomically+traceable+placement+and+size+control%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vacuum+Science+and+Technology+B%22%5BJournal%5D)">Pattern transfer of hydrogen depassivation lithography patterns into silicon with atomically traceable placement and size control.</a> Journal of Vacuum Science and Technology B. 32 (4), 041804(2014).</li>
<li>Gusev, E. P., Cabral, C. Jr, Copel, M., D’Emic, C., Gribelyuk, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((U+ltrathin+HfO+2+films+grown+on+silicon+by+atomic+layer+deposition+for+advanced+gate+dielectrics+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectronic+Engineering%22%5BJournal%5D)">U ltrathin HfO 2 films grown on silicon by atomic layer deposition for advanced gate dielectrics applications.</a> Microelectronic Engineering. 69, 145-151 (2003).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Yukarıda tarif edilen nanoyapılarda üzerinde metroloji gerçekleştirme gibi AFM ve SEM gibi diğer araçları kullanarak HDL ve desen konumu sırasında uç konumlandırma köprü yeteneği gerektirir. Şekil 3&#39;te gösterildiği gibi, e-ışını litografi gibi yüksek çözünürlüklü pozisyonu kodlama ile diğer gelişmiş desen araçlarının tersine olarak, burada gerçekleştirilen HDL, bu yüzden ekstra pozisyon tanımlaması protokoller kullanılmıştır, iyi kontrol edilen kaba konumlandırılması olmayan bir STM ile gerçekleştir...

Nanoteknoloji yapılarını anlamak arenalarda, geniş bir yelpazede daha önemli hale geldikçe, özellikle litografi ve elektronik alanlarında, önem kazanmaktadır oluşturulmuştur. Özellikle 10 nm altındaki ölçeklerde, nano metroloji önemini vurgulamak için, sadece 1 nm özelliği büyüklüğünde bir varyasyonu fraksiyonel varyasyon en az% 10 olduğunu gösterir işaret edilmelidir. Bu varyasyon cihaz performansı ve malzeme karakter için önemli etkileri olabilir 1,2 -. 4 sentetik yöntemler kullanarak, örneğin kuantum noktaları veya diğer kompleks moleküller olarak çok hassas oluşan bireysel özellikler 2,5,6, fabrikasyon ama genellikle aynı hassasiyeti eksik olabilir boyut ve yerleştirme kontrolü geliştirmeye yönelik çalışmalarına rağmen özellik yerleştirme ve oryantasyon içinde. Bu kağıt yakın atomik boyut hassasiyeti ve özellik yerleştirme atomik hassas nano imalatı, yanı sıra bir yaklaşım gösteriyorözellik yerleştirme atom metroloji ile. Tarama tünel Mikroskobu (STM) neden olduğu hidrojen Depassivation Taşbaskı (HDL) atomik hassas kullanarak, kimyasal olarak duyarlı kontrast atomik hassas desenler bir yüzey üzerinde oluşturulur. Şekil 1 &#39;de şematik olarak gösterildiği gibi selektif Biriktirme Layer Atom (ALD) daha sonra, tepkisel iyonla hakketme (RIE) nihai yığın malzemeye desenleri aktarılması ile, desenli alanlarda sert oksit malzeme uygulanır. Standardı ile son derece hassas HDL işlemi birleştiren ALD ve RIE esnek bir yöntem ile sonuçlanır rasgele şekil ve konumlandırma bir yüzey üzerine nano üretmek için işler. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/52900/52900fig1.jpg" /> 1. İlköğretim nanofabrikasyon Süreç Adımları Şekil. Bir örnek olarak, 200 nm x 200 mil kare gösterilmektedir. Her bir daire içine ok atmosfer koşullarında ve t aşamasını göstermektedirsiteler arasında ransport. UHV örnek hazırlık sonra, numune STM metroloji (sol üst) izledi UHV HDL kullanılarak desenli. ALD sonra AFM metroloji (sağda), ardından gerçekleştirilir. RIE SEM metroloji ardından Si (100), içine desenleri aktarır (sol altta). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52900/52900fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Bugüne kadar en hassas litografi, genellikle taranmış prob teknikleri, atomik çözünürlükte desen ve işlevsel bir çok uygulama için gösterilmiştir, özellikle STM tabanlı model oluşturmanın içerir. büyük bir hassasiyetle 7, daha önce, atom manipülasyon üretti nano yapı taşları, 8 bireysel atomuna kullanılarak , 9,10 ancak böylece kriyojenik koşullar gereklidir ve nanoyapılar uzun vadeli sağlamlığını yoksundu. Yüzeyinden hidrojen atomunun ayrılmasıyla RT atomu manipülasyon specifical gösterilmiştirly HDL. 11,12,13 HDL yüzey kontrast mekansal lokalizasyonu dayalı elektronik ve diğer cihazlar, yeni sınıflar sağlamak için vaat ediyor. Daha fazla işleme tabi tutulmadan HDL&#39;yi kullanarak, çeşitli cihaz mimarileri bağ telleri veya mantık cihazları sarkan dahil mümkündür. 14,15,16 Ayrıca elektrik kontrast sağlayarak, aslında, pasifleştirme H katmanı kaldırıldı yüzeyde kimyasal kontrast tanıtabilirsiniz HDL başkaca kimyasal modifikasyon için bir şablon oluşturma. Bu kimyasal modifikasyon metaller, 17 izolatörler, 18 ve hatta yarı iletkenler çökelmesi için seçicilik gösteren, silikon ve diğer yüzeyler üzerinde gösterilmiştir. 16,19 Bu örneklerin her birinin doğru üretmek için kullanılan gereken iki boyutlu bir yapı, bu nedenle diğer işlem adımlarını üreten üç HDL tarafından vaat atomik çözüldü kontrolü ile boyutlu yapılar. Daha önce, bu gerekli olan tekrarlanan desenlendirme, 19,20,21 tavlama, 22 </suBu tür uç tabanlı e-ışın kaynaklı birikimi olarak daha az p&gt; ya çözülmüş süreçler. 23 E-ışın litografi benzer HDL bir karşı ortaya çıkarmak için bir elektron lokalize akı kullanır. Birkaç benzerlikler değişken nokta büyüklüğü ve desenlendirme verimliliği ile multi-mode litografi gerçekleştirmek için kapasite gibi mevcut. 24 Ancak, HDL&#39;nin gerçek gücü e-ışın litografi farklıdır nasıl doğar. Birincisi, HDL direnen o poz dijital süreç haline karşı bu kadar atomik hidrojenin bir tek tabaka ise; atom ya da mevcut değilse ya da karşı. 25 H atomu yerleştirme (100) HDL süreci atomik hassas bir süreç olabilir kafes yatan Si karşılık bu yana, bu yazıda HDL nanometre hassasiyet olarak sahip olduğunu belirtmek gerekir, ancak Bu şekilde atomik mükemmellik sahiptir ve karşı bu durumda bir dijital değildir. HDL elektron kaynağı yüzeyine yerel olduğundan, STM çeşitli çalışma modları hem kolaylaştıranverim optimizasyonu yanı sıra hata kontrolü. ~ 4.5 V altında ucu-örnek önyargıları anda, litografi atomik hassas modu (AP modunda) olarak bilinen atom hassas, tek atom düzeyinde yapılabilir. Buna karşılık, ~ 7 V üzerinde önyargıları de, elektronlar Field Emission modu (FE modu) olarak bilinen geniş Burada Çizgi genişlikleri ve yüksek depassivation verimlilikleri ile örnek ucu doğrudan yayılır. Genel çıktılar mümkün 1 mikron 2 / dakikaya kadar desenlendirme ile litografi-ışın e küçük akrabası kalsa da HDL çıktılar, sonra bu iki mod dikkatli kombinasyonu ile optimize edilebilir. Önyargı ve böylece ters edildiğinde numune böylece hata düzeltme ve atomik ölçek metroloji hem yüzey atom yapısı denetlenmesine izin, son derece düşük depassivation verimliliği ile ucu örnek -2,25 V, elektronlar tünelin ~ tutulur . Şekil 1 &#39;de gösterilen bu nano üretim süreci </stronyukarıda tarif edildiği gibi gr&gt; bir UHV HDL adımla başlar. HDL takip ederek, numune (örneğin, yaklaşık 1 tek katmanlı) SiO2 katmanı. Taşıma sonra 26, örnek çökelmesi için bir ALD odasına yerleştirilen bir ince oluşturan, model verilmiş alanlar, su ile, doymuş hale bu süre içinde, atmosfere boşaltılır AFM ve XPS. 27 titanyum Reaksiyon yüzeyinin bir su doygunluğu bağlıdır yana ile ölçüldüğünde 2-3 mil burada biriken kalınlıklarda titanya (TiO2), bu işlem, yüzeyi su ile satüre bir atmosfer tabi olmasına rağmen mümkündür . Daha sonra, AFM ve SEM ile belirlendi aşındırma derinliği ile, örnek Si 20 mil kaldırılır, böylece rie kullanılarak kazınmış olan toplu olarak ALD maske deseni aktarmak için kullanılır. Metroloji adımlarını kolaylaştırmak amacıyla, bir Si (100) gofret, uzun çalışma mesafesi optik mikroskop, AFM plan görünümü optik görüntüleme ile UHV hazırlıktan sonra görünür olacak şekilde tasarlanmıştır çizgilerin bir ızgara ile desenli, veDüşük büyütme planı manzaralı SEM görüntüleme. Nanoölçekli yapılarını belirlemek yardımcı olmak için, 1 mikron 2 serpantin desen (SERPs) SERPs göre sabit konumlarda bulunan en izole nanopatterns ile numunelerin üzerine desenli. HDL, seçmeli ALD ve RIE bu kombinasyonu nano imalatı için önemli bir işlem olabilir ve bu sürecinin doğal bir yan ürünü olarak bir atom ölçekli metroloji içerir. Aşağıda, Si HDL, seçici ALD ve Rie kullanarak (100) alt 10 nm nano imal etmek katılan adımların ayrıntılı bir açıklamasını içerir. Bu bir bu işlemlerin her uzman olduğu kabul edilmektedir, ancak bu bilgiler, çeşitli işlemleri nasıl entegre ilgili dahil edilecektir. Özellikle vurgu, aynı zorlukları önlemek amacıyla yazarlar tarafından yaşanan bu beklenmedik zorluklar verilen özellikle ulaşım ve metroloji ile ilgili olacaktır.

<table><tbody><tr><td>Si Gofret</td><td>VA Yarı İletken</td><td></td><td>P tipi (Bor) Si< 100> &#177; 2 derece, 280 mm & # 177; 25 mm kalınlığında, 0.01-0.02 ohm-cm</td></tr><tr><td>Ta folyo</td><td>Alfa Aesar</td><td>335</td><td>0.025&nbsp; mm (0.001&nbsp; içinde) kalın, %99,997 (metal bazlı)</td></tr><tr><td>Metanol</td><td>Alfa Aesar</td><td>19393</td><td>Yarı İletken Sınıfı, %99,9</td></tr> <tr><td>2-Propanol</td><td>Alfa Aesar</td><td>19397</td><td>Yarı İletken Sınıfı, %99,5</td></tr> <tr><td>Aseton</td><td>Alfa Aesar</td><td>19392</td><td>Yarı İletken Sınıfı, %99,5</td></tr> <tr><td>Argon</td><td>Praxair</td><td></td><td>Ultra yüksek saflıkta (derece 5.0)</td></tr><tr><td>Deiyonize su</td><td>Kırlangıç</td><td>Milli-Q Su Arıtma Sistemi</td><td>>18 MW rezistanslı su talep üzerine üretilmektedir.</td></tr><tr><td>TiCl4</td><td>Sigma Aldrigh</td><td>254312</td><td>&ge; % 99,995 eser metal bazında</td></tr><tr><td>O2</td><td>Matheson</td><td>G2182101</td><td>Araştırma Sınıfı</td></tr><tr><td>SF 6 </td> <td>Matheson</td><td>G2658922</td><td>Ultra yüksek saflıkta (sınıf 4.7)</td></tr> <tr><td>Mavi Orta Tack Roll Semiconductor</td><td>Equipment Corporation</td><td>18074</td><td>Kalınlık 75 & # 956; m / 0.003 inç &nbsp; Uzunluk 200 m / 660' &nbsp;</td></tr></tbody></table>

atomik İzlenebilir nanoyapı İmalatı

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

Kazınmış nanoyapıların ölçeğini 10 nm aralığının altına düşürmek, sonunda hem özellik boyutu hem de özellik yoğunluğu üzerinde mükemmel bir kontrol sağlamak için kullanılan tüm üretim sürecinin atomik ölçekte anlaşılmasını gerektirecektir. Burada, ilk şablon tanımından son nanoyapı metrolojisine kadar atomik olarak çözülmüş ve kontrol edilen yapıları izlemek için bir yöntem gösteriyoruz ve nanofabrikasyon üzerinde yukarıdan aşağıya atomik kontrol için bir yol açıyoruz. Hidrojen depasivasyon litografisi, nano ölçekli üretim sürecinin ilk adımıdır, ardından nano ölçekli bir aşındırma maskesi yapmak için 2,8 nm'ye kadar titanya'nın seçici atomik katman birikimi yapılır. Arka planla kontrast gösterilir, bu da istenen desenlerde ve H pasifleştirilmiş arka plan üzerinde büyüme için farklı mekanizmaları gösterir. Desenler daha sonra ~ 6 nm'ye kadar çizgi genişliklerine sahip 20 nm yüksekliğinde nanoyapılar oluşturmak için reaktif iyon aşındırma kullanılarak yığın haline aktarılır. Bu işlemin sınırlamalarını göstermek için, delik ve çizgi dizileri üretilir. Çeşitli nanofabrikasyon işlem adımları farklı konumlarda gerçekleştirilir, bu nedenle süreç entegrasyonu tartışılır. Makroskopik bir numune üzerinde nanoyapıları bulmak için referans işaretlerinin kullanılması ve kimyasal olarak reaktif desenli Si(100)-H yüzeyinin atmosferik maruziyetten kaynaklanan bozulmaya karşı korunması dahil olmak üzere ilgili konular tartışılmaktadır.

Burada tarif edilen durumda, HDL çok modlu litografi kullanılarak gerçekleştirilir. 24 FE modunda, 8 V Örnek önyargı, 1 nA ve (50 nm / sn uç hızı eşdeğer) 0.2 mC / cm ile gerçekleştirildi, ucu üzerinde hareket eden depassivation çizgilerini üretmek Si kafes paralel ya da dik ya da yüzey. Bu olarak doğrusal Burada durumda, çok uç bağımlı iken, hatların tamamen depassivated kısmı çizgisinin her iki tarafında başka bir 2 nm olarak uzanan kısmi bir depassivation kuyrukları ile geniş yaklaşık 6 nm idi. Son derece ...

Yüzey modelleme için Taramalı Tünelleme Mikroskobunun atomik metrolojisini seçici Atomik Katman Biriktirme ve Reaktif İyon Aşındırma ile birleştirmek için bir protokol rapor ediyoruz. Çok sayıda atmosferik maruziyet ve taşımayı içeren sağlam bir süreç kullanılarak, atomik metrolojiye sahip 3D nanoyapılar üretilir.

Atomik İzlenebilir Nanoyapı İmalatı

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process ...

Aşağıdaki deneyin genel amacı, doğrudan metal oksit aşındırma maskesi büyütme ve reaktif iyon aşındırma yöntemlerini kullanarak atomik örgüyle izlenebilir silikon nanoyapılar üretmektir. Bu prosedürün nihai hassasiyeti, ikinci bir adım olarak bir taramalı tünelleme mikroskobu ucu kullanılarak bir silikon çip üzerindeki hidrojen pasivasyon tabakasının belirli alanlarının kaldırılmasını içerir; ardından desenlenen yüzey, seçici olarak titanyum dioksit biriktiren ve reaktif iyon aşındırmaya karşı maske görevi gören bir atomik katman biriktirme işlemiyle açığa çıkarılır. Sonrasında, daha önce desenlenmiş alanlar dışındaki tüm bölgelerde yüzeyden silikonu uzaklaştırmak amacıyla reaktif iyon aşındırma işlemi gerçekleştirilir.Sonuçlar, kritik boyutları 10 nanometrenin oldukça altında olan ve yüksekliği 20 nanometreye kadar ulaşan yapıların üretilebildiğini göstermektedir. Bu tekniğin e-demet veya optik litografi gibi daha geleneksel yöntemlere göre temel avantajı, STM'deki başlangıç metroloji adımlarının atomik ölçekte bilgi sağlamasıdır. Bu yöntem, birbirine göre çok iyi tanımlanmış konumlara yerleştirilen nanoyapılar arasındaki kesin etkileşimlerin neler olduğu gibi nanoteknolojideki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir.Genellikle bu yönteme yeni başlayan kişiler, çok fazla adım olduğu ve örneğe zarar verme olasılığı yüksek olduğu için zorluk yaşayacaklardır. Bu yöntemi ilk olarak, oksitleyici bir atmosferde AFM ve STM uçlarını kullanarak silikon üzerinde yazdığımız silikon dioksit aşındırma maskelerinin kalınlığını maksimize etmeye çalışırken düşündük. Bunun yerine, hidrojen litografisini atomik katman biriktirme ile birleştirerek, büyüme yönünde aslında daha fazla serbestlik derecesi kazanırken benzer bir yüzeyel kontrol elde edebildik.Transfer ve desen konumlandırma adımlarının öğrenilmesi zor olduğundan, bu yöntemin görsel gösterimi kritik öneme sahiptir; çünkü her bireyin kendi adımlarını doğru şekilde gerçekleştirmesi ve konumlandırma talimatlarını anlayabilmesi gerekir. Başlamak için, referans işaretleri bulunan bir silikon 1 0 0 çipini bir taramalı tünelleme mikroskobunun numune tutucusuna hazırlayıp yerleştirin ve beraberindeki metin protokolünde açıklandığı şekilde bir flaş döngüsü ve pasivasyon işlemi gerçekleştirin. Ardından, numuneyi taramalı tünelleme mikroskobuna transfer edin ve numuneyi ile ucu tünelleme mesafesine getirin.Uç numune ekleminin yüksek çözünürlüklü bir optik görüntüsünü almak için 20 mikron spot boyutundan daha iyi bir çözünürlük gücüne sahip bir kamera kullanın; optik görüntüyü, gözlemlenen uç konumunun yanı sıra referans işaretlerinin bozulmamış bir reprodüksiyonunu temsil edecek şekilde yeniden ölçeklendirin ve çarpıklığını giderin. Ardından, hem deneysel desenleri hem de serpantin tanımlama desenlerini içerecek şekilde üretilecek HDL desenlerini tasarlayın. Ucun takip edeceği temel vektörleri belirlemek için genel desenleri temel şekillere ayırın.AP modu ve FE modu HDL koşulları uygulandığında, silikon yüzeyinden gelen örgü bilgilerini kullanın. Nihai uç yolunu belirlemek için, küçük alanlar veya atomik hassasiyette kenarlar gerektiren alanlar için önceki adımdan gelen vektör çıktılarını kullanarak, AP modu litografisi olarak da bilinen atomik olarak hassas HDL'yi kullanın. Büyük alanlar için 7-9 V örnekleme gerilimi, 1 nA akım ve cm başına 0,2 mKlos kullanarak alan emisyon modu litografisi ile HDL'yi gerçekleştirin.Ardından, -2,25 volt numune biası ve 0,2 nano amp tünelleme akımı ile görüntüleme yaparak, istenen HDL desenli alanlarda taramalı tünelleme mikroskobu metrolojisi gerçekleştirin. Daha sonra ucu numuneden ayırın ve numuneyi tekrar yükleme kilidine taşıyın. Temiz safir gibi inert düz bir altlık ile temas ettirerek numuneyi koruyun; koruma sağlandıktan sonra tüm pompalara ait vanaları kapatın ve ardından mümkün olan en kısa sürede hazneye azot gazı verin.Hücre hava ile tahliye edildiğinde, numuneyi sistemden çıkarın. Burada, politetrafloroetilen veya titanyum cımbız kullanılarak numune koruma düzeneğinin yakın çekimini görebilirsiniz. Numunenin ön yüzünü koruyarak, numuneyi hızlıca taşıyıcıya aktarın.Kapağı numunenin üzerine yerleştirin ve basınçlı numune taşıyıcısını gevşekçe monte edin. Taşıyıcıyı bir dakika boyunca ultra saf argon ile yıkayın ve ardından numune taşıyıcısını az miktarda pozitif argon basıncı altında sızdırmaz hale getirin. Bu süreçteki her adım arasında numuneyi korumak için bu işlemleri gerçekleştirin.Numune bir aya kadar stabil kalacaktır. Atomik katman biriktirme haznesini 100 °C'ye önceden ısıtın. Ardından numune taşıyıcıyı açın ve numuneyi biriktirme haznesine hızla aktarmak için paslanmaz çelikten yapılmış, metal içermeyen pensler kullanın.Numune ve kontrol çipinin konum ve yönlemi not edin. Hazneyi kapatın ve bir saat boyunca argon akışı ve 0.2 millibar'dan düşük bir basınç kullanarak tahliye edin. Ardından, ekteki metin protokolünde açıklanan reçeteyi kullanarak numune üzerinde 2.8 nanometre kalınlığında amorf titanya tabakası büyütmek için 80 tekrarlı atomik katman biriktirme döngüsü gerçekleştirin.İşlem tamamlandığında, numuneyi hızla taşıyıcıya geri yerleştirin ve Argonne ile temizleyin. Numuneyi taşıyıcıdan güvenli bir şekilde çıkardıktan sonra, sıkıştırma sistemi veya vakumlu tabla gibi mekanik bir montaj yöntemi kullanarak A FM sistemine yerleştirin. A FM kamerasını numuneye odaklayın ve A FM ucunu nanopatternlerin bulunmasının beklendiği alana hizalamak için numune yüzeyindeki referans işaretlerini bulun.En yüksek çözünürlükteki yükseklik ve faz bilgilerini kullanarak, konumlandırıcı desen bölgeleri tanımlanana kadar örneği tarayın. Ardından, mevcut olan en yüksek görüntü kalitesini ve çözünürlüğünü kullanarak istenen bölgelerin görüntüsünü alın. İlgi alanı görüntülendikten sonra, örneği çıkarın ve argon gazı altında tekrar taşıyıcıya yerleştirin.Reaktif iyon aşındırma hazırlığı yaparken, kapasitif eşleşmeli reaktif iyon aşındırıcı reaktörü -110 °C'ye kadar soğutun. Ardından numuneyi taşıyıcıdan çıkarın; numuneyi ve varsa kontrol çiplerini indüksiyon odasına yerleştirin. İletken pasta kullanarak odayı 7,5 × 10⁻⁶ mbar basınç değerine kadar vakumlayın.Sistemi üç dakika boyunca stabilize edin, ardından dakikada sekiz standart santimetreküp hızında oksijen akışı sağlayın. Argonu dakikada 40 standart santimetreküp ve kükürt heksaflorürü dakikada 20 standart santimetreküp hızında akıtın. 150 watt'lık bir RF deşarjı kullanarak plazmayı başlatın.Ardından, reaktif iyon aşındırmayı takiben, kükürt heksaflorür için dakikada 52 standart santimetreküp ve oksijen için dakikada 8 standart santimetreküp akış hızlarını kullanarak gaz akışını değiştirin ve bir dakika boyunca aşındırma yapın. Numuneyi argon gazı altındaki taşıyıcıya geri yerleştirin. Numune taşıyıcısını açın ve numuneyi, yani SEM tablasını güvenli bir şekilde yerleştirin.Ardından numune düzeneğini SEM'e yerleştirin, hazne vakumlayın ve ardından referans işaretçileri bulup onlara odaklanın. Gerektiği şekilde çalışma mesafesini ayarlayın ve desenler üzerindeki karbon birikimini minimize etmek için odağı, parlaklığı ve kontrastı optimize edin. Yakındaki önemsiz özellikleri kullanarak odağı optimize edin.Optimizasyon tamamlandıktan sonra, numune üzerindeki yaklaşık desen konumunu belirleyin. Ardından desenlere geçerek üstten görünüm görüntülerini ve ölçümleri alın. Daha sonra standart bir SEM sistemi kapatma prosedürünü uygulayın ve numuneyi SEM üreticisinin belirttiği şekilde yerinden çıkarın.Numuneyi argon altında tekrar taşıyıcıya yerleştirerek sabitleyin. Bu aşamada numuneler dayanıklıdır ve belirsiz bir süre boyunca saklanabilir. Burada, yalnızca AP modu kullanılarak oluşturulan HDL desenlerinin temsili taramalı tünelleme mikroskobu görüntüleri gösterilmektedir.En iyi maske üretimini gerçekleştirmek amacıyla, her bir kenarın yazılması için AP modunun ve tek başına alan emisyon modunun kullanıldığı, AP ve alan emisyon modlarının bir kombinasyonu uygulanmıştır. AP HDL desenleri kullanılarak, atomik kuvvet mikroskobu ile yüksek derecede seçicilik sağlanması mümkün olmalıdır. Desen bölgelerine çöktürülen titanyum oksitin yüksekliği, arka plan bölgelerindeki çöktürme ile karşılaştırılmıştır.Bu örnek, en yüksek arka plan büyümesi için yaklaşık 20 döngülük bir inkübasyon göstermiştir. Burada, FE modu HDL kullanılarak 10 nanometre adımla iki serpantin desen yazılmıştır. Desenlerin birbirine göre 90 derece döndürülmesiyle bir ızgara oluşturulmuştur.Aynı desen, 2,8 nanometre titanyum oksit maske biriktirme işlemini takiben bir FM kullanılarak burada gösterilmiştir. Uç konvolüsyon etkileri nedeniyle desendeki açıklıkları çözümlemek zordur. Reaktif iyon aşındırma işleminden sonra, istenen açıklıkların yaklaşık %60'ı altlığa aktarılmış olup bu durum, söz konusu desen boyutunun ve yoğunluğunun, bir kez ustalaştırıldıktan sonra sadece FE modu HDL kullanılarak yapılan etkili nanoyapı fabrikasyonunun yaklaşık sınırı olduğunu göstermektedir.Bu teknik, çoğu zamanın ultra yüksek vakumlu numune hazırlama ve gerekirse konumlar arası taşımaya ayrılması kaydıyla, uygun şekilde yürütüldüğünde yaklaşık üç günde tamamlanabilir. Bu prosedür uygulanırken numunelerin temiz tutulması ve işlem sonrası arka plan kontaminasyonunun önlenmesi önemlidir. Bu tekniğin nano üretim kapasitesini artırmak için nano baskı litografisi gibi diğer teknikler kullanılabilir.Bu videoyu izledikten sonra, tek nanometre ölçekli yapılar üretmek için örneklerin nasıl dikkatle işleneceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız. Bu işlem gerçekleştirilirken gaz seyreltme gibi önlemler her zaman alınmalıdır. Aksi takdirde, LD pompalama sistemleri zarar görebilir.

atomically-traceable-nanostructure-fabrication

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Biz dikey hizalanmış karbon nanotüp (CNT), ve organize nano ölçekli yüzey dokusu ile polimer mikro üretimi için ana kalıp olarak kullanımı mikro desenli imalatı için yöntemler sunuyoruz. CNT ormanları önemli ölçüde ambalaj yoğunluğu artar ve 3D şekillerin kendi kendini yöneten oluşumunu sağlayan yüzey, üzerine çözücü yoğunlaşması ile yoğunlaştırılmış edilir.

3D Karbon Nanotube mikroyapılar, Üretimi, Yoğunlaştırma ve Replica Kalıp

Femtosecond lazer doğrudan yazma sık polimerler ve gözlük üç boyutlu (3D) desenleri oluşturmak için kullanılır. Ancak, 3D modelleme metal bir sorun olmaya devam etmektedir. Biz 800 nm'de merkezlenmiş bir femtosaniye lazer kullanılarak polimer bir matris içine gömülü gümüş nanoyapıların imalatı için bir yöntem açıklanmaktadır.

3D Disconnected Gümüş Nanoyapılar Fabrikasyona için Bir Yöntem

Elektriksel adresli, yüksek boy oranı (&gt; 1000:1) 'nin üretim şablon olarak kurban alüminyum ve gümüş tabakaları veya kendini monte mono tabakaları kullanarak tek nanometre boşluklar ile ayrılmış metal nanotellerin açıklanmıştır. Bu nanogap yapılar nanoskiving olarak bilinen kenar litografi biçimi ile bir temiz oda veya herhangi bir fotoğraf ya da elektron-ışın taşbaskı süreçleri olmadan üretilmektedir.

Nanoskiving tarafından Nanogaps imalatı

Biz dikey olarak sipariş küçük moleküler organik nanotellerin bir ultra yüksek yoğunluklu dizi imalatı için basit bir yöntem rapor. Bu yöntem ucuz keyfi yüzeylerde yetiştirilebilir karmaşık heterostructured hibrid nanotel geometri, sentezi sağlar. Bu yapılar organik elektronik, optoelektronik, kimyasal algılama, fotovoltaik ve spintronics potansiyel uygulamalar var.

Keyfi Yüzeyler üzerinde Dikey dizilmiş Küçük-moleküler Organik Nanoteller bir ultra yüksek Yoğunluk Dizi

Oksit nanoyapılar bilim ve teknoloji için yeni fırsatlar sunuyor.  LaAlO3 ve SrTiO3 arasındaki arayüzey iletkenliği, iletken bir atomik kuvvet mikroskobu tekniği kullanılarak atomik hassasiyete yakın bir hassasiyetle kontrol edilebilir.  LaAlO3 / SrTiO3 arayüzlerinde iletken nanoyapıların oluşturulması ve ölçülmesi için protokol gösterilmiştir.

Yazma ve Oksit Nanoyapıların Düşük Sıcaklık Karakterizasyonu

Arası hücresel iletişim içinde ve hücre dışında çeşitli fizyolojik aktiviteleri kontrol edilmesi için çok önemlidir. Bu kağıt tek hücre salgılarının uzay-zamansal yapısını ölçmek için bir protokol tanımlamaktadır. Bunu başarmak için, bir multidisipliner bir yaklaşım canlı hücre görüntüleme ile algılama etiket içermeyen nanoplasmonic entegre olan kullanılır.

Tek Hücre Salgıları uzay-zamansal Görüntüleme için bir etiket içermeyen Tekniği

Hücre davranışının nanotopografik modülasyonunun incelenmesi için küçük nanodesenli kalıplardan geniş bir nanodesenli substrat alanı üretmek için bir protokol sunulmuştur.

Hücre Davranış Nanotopographical Modülasyon için nano Substratları kullanma Dikiş Tekniği Genişleyen

tasarım ve yeni bir nanopillar tabanlı bölünmüş halka rezonatör (SRR) imalatı için bir protokol sunulmuştur.

Terahertz Metamalzemeler de Yerdeğiştirme Akımı aracılığı Rezonansları için Nanopillar Tabanlı Bölünmüş Yüzük Rezonatörler Fabrikasyon

Makaleyi gelecekteki düşük boyutlu nanoelektronik geliştirilmesi için bir standart ve güvenilir üretim yordamı tanıtmak amaçlanmaktadır.

İki boyutlu nanoelektronik imal etmek standart ve güvenilir bir yöntem

Sunulan bir anodik alüminyum oksit filtresini kullanarak fabrikasyon nanofibers toplayarak, fonksiyonel yüzeyler için nano-mikro multiscale yapılar imal etmek kolay bir yöntemdir.

Fonksiyonel yüzeyler için baskılı Nanofibers tarafından toplanan multiscale yapıları

Burada, dna origami şekillerini kılavuz şablonlar olarak kullanarak substratlarda ayrık ve doğru inorganik nanoyapılar oluşturmak için bir protokol açıklıyoruz. Yöntem şeffaf bir substrat (safir) üzerinde plazmonik altın papyon şeklinde antenler oluşturarak gösterilmiştir.

Algılama Uygulamaları için İnorganik Yapıların DNA Origami Aracılı Substrat Nanodesenleme

Keşfedin atomik izlenebilir silikon nanoyapı imalatı için tarama tünelleme mikroskobu, atomik katman biriktirme ve reaktif iyon tavlama kullanımını. Bu yöntem 10 nanometrenin altında kritik boyutlarda 3D nanoyapılar oluşturmayı sağlar.

Atomik İzlenebilir Nanoyapı İmalatı

Daha fazla video keşfet