يمكن عزوها بالذرة البنية النانوية تلفيق

Engineering

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Ballard, J. B., Dick, D. D., McDonnell, S. J., Bischof, M., Fu, J., Owen, J. H., Owen, W. R., Alexander, J. D., Jaeger, D. L., Namboodiri, P., Fuchs, E., Chabal, Y. J., Wallace, R. M., Reidy, R., Silver, R. M., Randall, J. N., Von Ehr, J. Atomically Traceable Nanostructure Fabrication. J. Vis. Exp. (101), e52900, doi:10.3791/52900 (2015).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Introduction

كما يصبح أكثر أهمية تكنولوجيا النانو في مجموعة واسعة من المجالات، فهم الهياكل التي يجري تشكيلها مكاسب أهمية، وخاصة في مجالات الطباعة الحجرية والإلكترونيات. التأكيد على أهمية علم القياس على مقياس النانو، وتحديدا على مستويات أقل من 10 نانومتر، وتجدر الإشارة إلى أن الاختلاف في حجم الميزة فقط 1 نانومتر يشير إلى وجود تباين كسور لا يقل عن 10٪. هذا الاختلاف يمكن أن يكون لها آثار كبيرة على أداء الجهاز والطابع المادي 1،2 - 4 استخدام الأساليب الاصطناعية، والسمات الفردية شكلت بدقة متناهية مثل نقاط الكم أو الجزيئات المعقدة الأخرى يمكن أن تكون ملفقة، 2،5،6 ولكن تفتقر عموما نفس الدقة في ميزة التنسيب والتوجيه، على الرغم من العمل نحو تحسين حجم وموضع السيطرة. توضح هذه الورقة نهجا لافتعال النانو، بدقة تقترب من حجم الذرية والدقة الذرية في ميزة التنسيب، وكذلكمع المقاييس الذرية في ميزة التنسيب. باستخدام الدقة الذرية للمسح حفر نفق المجهر (STM) الهيدروجين الناجم عن Depassivation الطباعة الحجرية (HDL)، تتشكل أنماط دقيقة بالذرة مع تباين حساسة كيميائيا على السطح. ترسب طبقة الذرية الانتقائية (ALD) ثم يطبق مادة أكسيد الصلبة في المناطق المزخرف، مع رد الفعل ايون النقش (ري) نقل في نهاية المطاف أنماط في المواد السائبة، كما هو مبين في الشكل 1 تخطيطي. الجمع بين عملية HDL عالية الدقة مع المعيار ALD وRIE بمعالجة النتائج في طريقة مرنة لإنتاج النانو على السطح مع الشكل التعسفي وتحديد المواقع.

الشكل 1
الشكل 1. Nanofabrication الابتدائية عملية خطوات. وكمثال على ذلك، يتم عرض 200 × 200 نانومتر نانومتر مربع. ويشير كل سهم دائري خطوة من التعرض في الغلاف الجوي ورransport بين المواقع. بعد الفائق عينة الإعدادية، هو نمط العينة باستخدام الفائق HDL تليها STM المقاييس (أعلى اليسار). ثم يتم تنفيذ محددة المدة، تليها AFM المقاييس (يمين). RIE نقل الأنماط في سي (100)، تليها SEM المقاييس (أسفل اليسار). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

والطباعة الحجرية أكثر دقة حتى الآن وعادة ما ينطوي تقنيات التحقيق الممسوحة ضوئيا، الزخرفة على وجه التحديد على أساس STM-حيث ثبت قرار الذري الزخرفة وfunctionalization للعديد من التطبيقات. 7 النانو سابقا، وقد أنتجت تلاعب ذرة بدقة متناهية باستخدام الذرات الفردية لبنات البناء، 8 ، 9،10 لكن النانو الشروط المطلوبة المبردة وبالتالي تفتقر إلى وقت طويل الأجل متانة. وقد تبين RT ذرة التلاعب عن طريق إزالة ذرات الهيدروجين من السطح، specificalلاي HDL. 11،12،13 HDL وعود لتمكين فئات جديدة من الأجهزة الإلكترونية وغيرها بناء على توطين المكاني على النقيض من السطح. باستخدام HDL دون مزيد من المعالجة، ومختلف أبنية جهاز ممكنة بما في ذلك التعلق الأسلاك السندات أو أجهزة منطق. 14،15،16 بالإضافة إلى توفير المقابل الكهربائية، HDL يمكن أن يعرض على النقيض الكيميائية على السطح حيث تمت إزالة تخميل H طبقة، في الواقع إنشاء قالب لمزيد من التعديل الكيميائي. وقد تجلى هذا التعديل الكيميائي على السيليكون وغيرها من الأسطح، والتي تبين الانتقائية لترسب المعادن، 17 العوازل، 18 وحتى أشباه الموصلات. 16،19 كل هذه الأمثلة تنتج هيكلين الأبعاد، خطوات المعالجة الأخرى لذلك يجب أن تستخدم لإنتاج ثلاثة صحيح هياكل الأبعاد مع السيطرة حلها بالذرة التي وعدت بها HDL. سابقا، وقد تطلب هذا الزخرفة المتكررة، 19،20،21 الصلب، 22 23

على غرار البريد شعاع الطباعة الحجرية، ويستخدم HDL على تدفق المترجمة من الإلكترونات لفضح مقاومة. وتوجد العديد من أوجه التشابه مثل القدرة على أداء متعدد الأوضاع الطباعة الحجرية مع متغير حجم البقعة والكفاءة الزخرفة. 24 ومع ذلك، فإن القوة الحقيقية لHDL تنشأ من كيف يختلف عن البريد شعاع الطباعة الحجرية. أولا، مقاومة في HDL هو أحادي الطبقة من الهيدروجين الذري بحيث تقاوم يصبح التعرض عملية الرقمية؛ ومقاومة ذرة إما هو أو غير موجود. 25 منذ وضع H ذرة يناظر سي الكامنة (100) شعرية عملية HDL يمكن أن يكون عملية دقيقة بالذرة، على الرغم من أنه تجدر الإشارة إلى أن في هذه الورقة HDL ديه دقة نانومتر كما بدلا من الاضطرار الكمال الذري وبالتالي ليس الرقمي في هذه الحالة. منذ مصدر الإلكترون في HDL المحلي إلى السطح، ومختلف وسائل عملية STM تسهل على حد سواءالإنتاجية الأمثل وكذلك فحص الخطأ. في التحيزات طرف عينة أدناه ~ 4.5 V، قد يتم تنفيذ الطباعة الحجرية على مستوى ذرة واحدة مع الدقة الذرية، والمعروفة باسم بالذرة وضع دقيق (وضع AP). في المقابل، في التحيزات فوق ~ 7 V، وتنبعث الإلكترونات مباشرة من طرف إلى العينة مع linewidths واسعة وكفاءات depassivation عالية، والمعروف هنا كما وضع الانبعاثات الميدان (وضع FE). ويمكن بعد ذلك الانتاجية HDL يكون الأمثل من قبل مجموعة حذرا من هذين الوضعين، على الرغم من أن الانتاجية الشاملة لا تزال صغيرة بالنسبة إلى البريد شعاع الطباعة الحجرية مع الزخرفة تصل إلى 1 ميكرومتر 2 / دقيقة الممكنة. عندما يتم عكس التحيز بحيث يتم عقد العينة في ~ -2.25 V، الإلكترونات نفق من العينة إلى طرف مع منخفضة للغاية كفاءة depassivation، مما يتيح فحص التركيب الذري من السطح على حد سواء لتصحيح الخطأ والمقاييس المقياس الذري .

هذه العملية تلفيق البنية النانوية هو مبين في الشكل 1 (أي، ~ 1 أحادي الطبقة) شافي 2 طبقة. 26 وبعد النقل، ويتم إدخال العينة الى غرفة ALD لترسب تيتانيا (تيو 2)، مع سمك حوالي 2-3 نانومتر إيداع هنا، إذا ما قيست AFM وXPS 27 ولأن التفاعل تيتانيا يعتمد على تشبع المياه من السطح، وهذه العملية ممكنة على الرغم من تعرض الغلاف الجوي الذي يشبع السطح مع الماء . المقبل، لنقل نمط قناع ALD في الجزء الأكبر كان محفورا العينة باستخدام RIE بحيث تتم إزالة 20 نانومتر سي، مع عمق حفر يحددها AFM وSEM. من أجل تسهيل الخطوات المقاييس، ونمط وسي (100) رقاقة مع شبكة من الخطوط التي تم تصميمها لتكون واضحة بعد إعداد الفائق لمسافة طويلة في العمل المجهر الضوئي، والتصوير الضوئي AFM خطة الرأي، ومنخفضة التكبير خطة رأي SEM التصوير. للمساعدة في تحديد هياكل النانو، ومنقوشة أنماط 1 ميكرون 2 اعوج (بالاجور) على عينات مع nanopatterns الأكثر عزلة تقع في مواقع ثابتة قريبة بالاجور.

يمكن هذا المزيج من HDL، ALD انتقائية، وRIE تكون عملية هامة لالنانوية تلفيق، ويتضمن المقاييس المستوى الذري كمنتج ثانوي طبيعي من عملية. أدناه، ونحن تشمل وصفا مفصلا للخطوات المعنية لافتعال 10 نانومتر الفرعية النانو في سي (100) باستخدام HDL، ALD انتقائية، وري. يفترض أن واحد هو المهرة في كل من هذه العمليات، ولكن سيتم تضمين المعلومات المتعلقة بكيفية دمج مختلف العمليات. وسيتم التركيز بشكل خاص على تلك الصعوبات غير المتوقعة التي يمر بها الكتاب من أجل منع نفس الصعوبات، خصوصا المتعلقة بالنقل والمقاييس.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. مثال الموضع إعداد نموذج

  1. إعداد رقائق
    1. تصميم قناع حفر المناسب لوضع علامات تحديد في سي (100) رقاقة. باستخدام الطباعة الحجرية الضوئية القياسية وري، حفر شبكة من خطوط كعلامات إيمانية إلى الرقاقة التي سيتم أخذ عينات STM. يجب أن تكون خطوط 10 ميكرون واسعة، 1 ميكرون عميقة، وعلى الملعب من 500 ميكرون. بعد الحفر، الشريط المتبقي مقاومة للضوء من العينة.
      ملاحظة: يجب أن تكون علامات إيمانية التعرف في الموقع لموقع تلميح على عينة وكذلك في AFM وSEM أثناء القياس.
    2. حماية سطح الرقاقة عن طريق تطبيق تك القياسية الشريط تقطيع الأزرق، الجانب مبتذل إلى أسفل.
    3. يميل رقائق النرد إلى شرائح باستخدام الماس رأى تقطيع السيراميك في الأحجام المناسبة لأداة معينة الفائق-STM المستخدمة لأداء HDL. هنا، كانت العينات 8.1 مم × 8.1 مم الساحات.
  2. بعد تقطيع وإعداد رقاقة لإدراجها في الفائق-STM أداة الزخرفة التي كتبها بلطفتقشير الظهر الشريط التكعيب، مع الحرص على عدم لمس شرائح مع أي أدوات المحتوية على النيكل والتي من شأنها أن تحفز على إعادة الإعمار سطح غير المواتية بعد الفائق الإعدادية في الفرع 2 أدناه.
    1. رقاقة نظيفة وذلك بدهن الوجه الأمامي لمدة 10 ثانية كل بفيض من الأسيتون، الإيزوبروبيل، والميثانول، والماء منزوع الأيونات، على التوالي، في حين تجتاح الجانبين من العينة مع تترافلوروإيثيلين (PTFE) ملاقط. أخيرا وجافة مع عالى النقاء N 2 أو عار، لا تزال تجتاح مع ملاقط تفلون.
    2. جبل عينة رقاقة في STM صاحب العينة باستخدام الأساليب المناسبة لأداة معينة الفائق-STM لاستخدامها في HDL.
      1. إذا تصاعد في صاحب العينة التي تحتوي على النيكل، وقطع التنتالوم شرائح حاجز احباط (appx. 4 مم الارتفاع عينة) باستخدام مقص التيتانيوم. شرائط احباط يصوتن لمدة 5 دقائق في كل من الأسيتون عالى النقاء، الإيزوبروبيل، والميثانول، والمياه DI، على التوالي. الجافة مع عالى النقاء N 2 الغاز من خلال تغطية جزئيا كوب بورق الألمنيوم وحقنجي فوهة N 2 في الافتتاح. تدفق الغاز حتى يتبخر السائل. باستخدام الملقط النيكل الحرة، شكل رقائق ينتهي حول من العينة ثم المشبك في صاحب العينة لعزل الجانبين الأمامي والخلفي من عينة من صاحب العينة.
    3. بعد تصاعد والبلازما عينة نظيفة وصاحب العينة في البلازما الأكسجين لإزالة تلوث الكربون. 28

2. الفائق إعداد نموذج

  1. إدخال عينة في النظام الفائق عن طريق التحميل أو قفل طريقة أخرى الفائق آمنة يفضل بحيث يمكن أن تبقى معالجة الفائق وHDL عادة أقل من 1.3 × 10 -9 م بار (باستثناء خطوة 2.5.1.1 أدناه).
  2. ديغا O / N 650 ° C، ومراقبة درجة الحرارة مع البيرومتر. تأكد من أن ضغط الغرفة هو ضمن 25٪ من الخلفية. في الحالة الموصوفة هنا، والضغوط الخلفية النموذجية هي حوالي 4.5 × 10 -10 ملي بار.
  3. ديغا التنغستن الهيدروجين تكسير خيوط في 1500 درجة مئوية لمدة 5 دقائق.تفعيل مضخات التيتانيوم التسامي إن أمكن.
  4. أداء عينة "فلاش" دورة.
    1. عينة فلاش عن طريق التسخين إلى 1250 درجة مئوية لمدة 20 ثانية، ورصد T مع البيرومتر واستخدام / ثانية التدفئة التدرج 10 ° C. لا يتجاوز الضغط الأقصى لل7 × 10 -9 مليبار. بارد عن طريق إزالة التدفئة الحالي في أقل من 5 ثواني.
    2. عينة الراحة في 350 درجة مئوية لمدة 5 دقائق. للسماح للضغط لاستعادة لخط الأساس. تكرار 3X.
  5. أداء عينة التخميل.
    1. ضبط درجة حرارة العينة إلى 350 درجة مئوية باستخدام البيرومتر لرصد درجات الحرارة. إدخال 1.3 × 10 -6 م بار H نقي للغاية 2 في غرفة الإعدادية باستخدام صمام تسرب.
      1. وضع فخ بارد على الخط H 2 جدا بالقرب من صمام تسرب في النظام من أجل مواصلة تنقية H 2.
      2. إذا كان ذلك ممكنا، ومضخة نظام مع ارتفاع سرعة مضخة توربو بدلا من مضخة أيون. هذا هو الحال مضخة أيون لا تلوث العينة من كونه المعرضالحوار الاقتصادي الاستراتيجي للملوثات ضغوط وإخراج عالية. يتم وضع مضخات مرة أخرى في حالة طبيعية بعد أن تم إزالة معظم الهيدروجين والعينة لا يزال دافئا (350 درجة مئوية).
    2. بدوره على التنغستن الهيدروجين تكسير خيوط لدرجة حرارة 1400 درجة مئوية لمدة 12 دقيقة، ثم إيقاف خيوط وH 2 تدفق الغاز. عينة باردة لRT.

3. مسح حفر نفق المجهر والطباعة الحجرية

  1. نقل العينة إلى STM، وتقديم نموذج وSTM طرف في نطاق نفق. استخدام الكاميرا مع حل السلطة أفضل من 20 ميكرون حجم البقعة، واتخاذ عالية الدقة الصورة البصرية من طرف عينة تقاطع. تعديل الصورة وتغيير حجم الصورة البصرية بحيث يمثل الاستنساخ غير مشوهة من علامات إيمانية.
  2. إزالة أي إضاءة للحد من نظام عدم الاستقرار الحرارية. تحديد نوعية السطح.
    1. باستخدام تقنيات STM التقليدية مع عينة تحيز -2.25 V و 200 السلطة الفلسطينية، وتحديد خدرإيه العيوب على السطح.
    2. إذا العيوب السطحية هي دون المستويات المقبولة، والانتقال إلى الخطوة التالية. الحد الأقصى لمستويات مقبولة عيب يلي على النحو التالي: السندات تتدلى من 1٪. الشواغر سي 3٪. الملوثات من 1٪.
  3. أنماط تصميم HDL إلى أن يتم إنتاجها، بما في ذلك أنماط التجريبية و(1 ميكرون × 1 ميكرومتر) أنماط تحديد سيرب كبيرة. وينبغي الاستفادة من أنماط سيرب مع محور ناقلات طويلة عمودي على محور المتوقع مسح سريع AFM، وذلك باستخدام الملعب من 15-20 نانومتر. كسر النمط العام في الأشكال الأساسية لتحديد مسار تليها غيض عند تطبيق شروط HDL. 24
  4. استخدام مخرجات متجه من الخطوة السابقة، نفذ HDL باستخدام طريقة FE الطباعة الحجرية لمناطق واسعة مع عينة تحيز 09/07 V، تيار 1 غ، و 0.2 MC / سم وAP وضع الطباعة الحجرية للمناطق الصغيرة أو تلك المجالات التي تتطلب حواف الدقة الذرية . 24
    1. تحديد أفضل AP شروط وضع الطباعة الحجرية التي كتبها PErforming HDL مع مجموعة متنوعة من الظروف مع التحيز عينة تتراوح 3،5-4،5 V، الحالية تتراوح 2-4 نا، وخط جرعات تتراوح من 2 إلى 4 MC / سم. اختيار الظروف التي تنتج أضيق خط depassivated تماما.
  5. أداء STM المقاييس على المناطق HDL نمط المطلوب من التصوير في -2.25 V عينة التحيز و 0.2 غ نفق الحالية.
    1. [اختياري] أداء تصحيح الخطأ. بعد STM المقاييس، مقارنة نمط depassivation في الصور STM مع نمط المرجوة من الخطوة 3.5. إذا تبين أي مجال من المجالات غير كاف تشكيل السندات التعلق، كرر دورة الطباعة الحجرية في تلك المناطق.
  6. بعد الانتهاء من STM HDL، فك الارتباط غيض من العينة، ونقل عينة لتحميل القفل.
  7. تنفيس وإزالة عينة. خلال تنفيس مع عالى النقاء N وحماية عينة عن طريق الاتصال مع الخاملة، الركيزة المسطحة مثل الياقوت نظيفة. 29 بعد حماية السطح، والصمامات قريبة من أي مضخات ثم أعرض تنفيس الغاز كما QUICKLY ممكن. إزالة عينة من النظام.

النقل 4. عينة

  1. إزالة عينة من قفل الحمل. الافراج عن عينة من صاحب العينة، بما في ذلك إزالة القطع حاجز احباط إن أمكن. باستخدام PTFE (أو تي) ملاقط، نقل العينة إلى نقل، وحفظ الجانب الأمامي من عينة المحمية، في محاولة للحفاظ على التعرض الجو إلى أقل من 10 دقيقة.
  2. تثبيت الغطاء على عينة وفضفاضة تجميع نقل عينة المضغوط. مطاردة مع هارون عالى النقاء لمدة 1 دقيقة. لا اجلاء النظام في أي لحظة، أو قد يحدث تلف السطح. 29 وأخيرا، نقل عينة ختم مع ضغط إيجابي صغير (~ 50-100 ملي بار) من Ar بحيث تبقى عينة مستقرة لمدة تصل لمدة شهر.

5. ترسب طبقة الذري

  1. ضمان ALD هو في درجة حرارة الترسيب المناسبة (100 درجة مئوية). زيادة ببطء الضغط الأرجون في غرفة محددة المدة حتى يتم تحقيق الضغط الجوي.
  2. فتح غرفة ALD.
  3. نقل عينة مفتوحة وسرعان ما نقل إلى غرفة ALD باستخدام زوج من ملاقط PTFE استيعاب العينة على الحافة، ثم أغلق الغرفة ALD وتطهير باستخدام تدفق الأرجون عند ضغط <2 × 10 -1 مليبار لمدة 1 ساعة لديغا في عينة. وضع عملية لتنفيذ 80 دورات متكررة من ALD أن ينمو 2.8 نانومتر من تيتانيا غير متبلور.
    1. باستخدام نظام ALD التجاري معدلة عند درجة حرارة عينة من 100-150 درجة مئوية، مع التيتانيوم رابع كلوريد (TiCl 4) والماء (H 2 O) كما السلائف أداء ترسب مع الكواشف تحت ضغوط من 0.3 ملي بار و 0.8 ملي بار، مع أوقات نبض 0.1 ثانية و 0.05 ثانية على التوالي. 27
    2. بعد كل نبضة الغاز، تطهير المفاعل مع هارون لمدة 60 ثانية في 0.2 ملي بار لضمان الترسيب الخلفية الحد الأدنى بسبب الكواشف physisorbed. للأقنعة في هذا العمل، وتستخدم 80 دورات محددة المدة لزراعة ما يقرب من 2.8 نانومتر من تيتانيا غير متبلور في 100 ° C.
    3. تنفيس ببطء ALD الغرفة مع الغاز هارون ومفتوحة. كرر الخطوات من 4.1 و 4.2 لنقل العينات.

    6. الذرية قوة المجهر (AFM)

    1. ضمان المعايرة الصحيحة للAFM وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة. نقل عينة مفتوحة وإزالة بلطف العينة باستخدام الملقط.
    2. بعد إزالة من نقل وتركيب آمن العينة إلى AFM باستخدام أسلوب الميكانيكية تصاعد مثل نظام التثبيت إذا كان ذلك ممكنا. تركيز الكاميرا AFM على العينة، وتحديد علامات إيمانية على سطح العينة لمحاذاة الطرف فؤاد إلى النمط القائم على القياس البصرية في الخطوة 3.2.
    3. تأكد من أن الإعدادات AFM سوف تظهر كل من الطول والمرحلة المعلومات وضبط حجم المسح أن يكون بين 20 و 40 ميكرومتر واسعة. إشراك طرف AFM على العينة.
    4. باستخدام الطول والمرحلة المعلومات في أعلى دقة والمسح الضوئي حتى يتم تحديد المنطقة أنماط محدد. التكبير في إعادة منقوشةجيون وتحديد المنطقة التي هو المطلوب صورة.
    5. التقاط صورة من المناطق المرغوبة باستخدام جودة الصورة المناسبة والقرار (عادة على أعلى درجة ممكنة). مرة واحدة وقد تم تفحص جميع المناطق المطلوب، فك الارتباط غيض من العينة. تفريغ العينة. كرر الخطوات من 4.1 و 4.2 لنقل العينات.

    7. رد الفعل ايون النقش

    1. هدئ جانب بالسعة مفاعل RIE إلى -110 درجة مئوية، ثم تحميل العينة إلى قاعته مقدمة وضخ وصولا الى 7.5 × 10 -6 م بار.
      1. استقرار درجة الحرارة لمدة 3 دقائق. ثم تحويل الغاز على بمعدلات تدفق O 2 في 8 SCCM (سنتيمتر مكعب قياسي في الدقيقة)، AR في 40 SCCM وSF 6 في 20 SCCM.
      2. البلازما إضراب باستخدام RF تفريغ 150 W، ثم تعديل تدفق الغاز إلى حفر لمدة 1 دقيقة باستخدام SF 6 في 52 SCCM وO 2 في 8 SCCM. وتفاعل هذه الغازات مع سي احفر بمعدل حوالي 20 نانومتر / دقيقة. 30
      3. ضخ فراغ إلى 7.5 × 10 -6 م بار. تنفيس نظام ري. كرر الخطوات من 4.1 و 4.2 لنقل العينات.

    8. المجهر الإلكتروني (SEM)

    1. SEM تركيب عينة وإدخال العينة إلى النظام.
      1. وضع عينة غير لاصقة جبل في موقع مناسب لتسهيل عينة تصاعد.
      2. نقل عينة مفتوحة وإزالة بلطف العينة باستخدام ملاقط للاستيلاء على عينة من الحواف وآمن تثبيت في SEM جبل، ثم إدخال تجميع العينة إلى SEM.
      3. تنفيس وغرفة SEM المفتوحة. آمن تثبيت تجميع العينة إلى مرحلة عينة SEM. ضخ أسفل غرفة SEM.
    2. موقع fiducials.
      1. جعل التكبير إلى أدنى قيمة ممكنة. حدد الجهد والحزم الإعدادات الحالية المتسارعة التي من شأنها أن تعطي قرار جيد. تبدأ بأقل إعدادات مقبولة. ترتفع حسب الحاجة.
      2. بدوره على شعاع الإلكترون. جلب المنطقة العامةالتي تهم أوصى المسافة العمل وارتفاع eucentric.
      3. تحديد والتركيز على fiducials هو موضح في القسم 1.1. ضبط العمل عن بعد حسب الضرورة. تحسين التركيز والسطوع والتباين.
    3. تحديد مكان وصورة الأنماط.
      1. بالنسبة للfiducials، حدد موقع أنماط على أساس المقاييس البصري قسم 3.2 و AFM المقاييس من القسم 6. لتقليل ترسب الكربون على أنماط، وتحسين التركيز باستخدام ميزات غير الضرورية المجاورة. مرة واحدة الأمثل، والانتقال إلى أنماط والحصول على خطة عرض الصور والقياسات.
      2. إذا لزم الأمر، إمالة عينة للصور 3D وقياسات الارتفاع النمط. لأنماط أخرى، كرر من 8.3 حسب الحاجة.
    4. أداء SEM إغلاق نظام الروتين وإلغاء عينة / ثانية، كما هو منصوص عليه من قبل الشركة المصنعة SEM. تأمين عينة مرة أخرى إلى نقل.
    5. كرر الخطوات من 4.3 و 4.4 لنقل العينات والتخزين. في هذه المرحلة، والعينات هي قوية ويمكنخزنها لفترة غير محددة من الزمن. يحلل أداء ما بعد التصوير إذا لزم الأمر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

في الحالات الموصوفة هنا، يتم تنفيذ HDL استخدام متعدد الأوضاع الطباعة الحجرية. 24 في وضع FE، يؤديها مع 8 V عينة التحيز، 1 غ، و 0.2 MC / سم (أي ما يعادل 50 نانومتر / ثانية سرعة غيض)، وغيض التحركات على مر السطح إما موازية أو عمودية على شعرية سي، خطوط انتاج من depassivation. في حين أن هذا lineshape هو غيض جدا تعتمد، في الحال هنا، كان الجزء depassivated تماما عن خطوط حوالي 6 نانومتر واسعة، مع ذيول depassivation جزئية توسيع نانومتر 2 آخر على جانبي الخط. عندما يتم المطلوب أنماط دقيقة للغاية، يتم تنفيذ وضع AP الطباعة الحجرية باستخدام 4 V عينة التحيز، 4 غ، و 4 MC / سم (أي ما يعادل 10 نانومتر / ثانية سرعة تلميح). مدى مكون وضع AP كل نمط يعتمد على العرض من أنماط depassivated جزئيا المنتجة باستخدام طريقة FE. انظر الشكل 2 للحصول على أمثلة من الصور STM من أنماط في سي (100) -H لمختلف وسائط HDL. ويبين الشكل 2A ف صغيرةأنتجت attern فقط باستخدام AP وضع HDL. الشكل 2B هو مثال على نمط مكتوبة باستخدام متعددة النمط الطباعة الحجرية، حيث كانت خطوط وضع FE حوالي 6 نانومتر واسعة، ولكن كانت مكتوبة على أرض الملعب 10 نانومتر، مع ما يقرب من 2 نانومتر من كل حافة مكتوبة باستخدام الوضع AP HDL. تم كتابة أجزاء وضع FE في المناطق الداخلية من نمط على الملعب من 10 نانومتر، لذلك هناك مناطق ضيقة داخل نمط حيث كان HDL غير مكتملة. لأنماط كبيرة، غير دقيقة وضع FE يمكن أن تستخدم وحدها، كما في الشكل 2C حيث تم إعدام نمط حوالي 1 ميكرون 2 سيرب في ملعب 20 نانومتر.

الرقم 2
الشكل 2. أنماط الممثل HDL. (A) صورة STM من نمط HDL مكتوبة مع وضع AP الطباعة الحجرية من 4V، 4 غ، و 4 MC / سم (10 نانومتر / ثانية). (ب) صورة STM من موإيتي وضع نمط HDL كتابة باستخدام مزيج من وضع AP ووضع FE (8V، 1 غ، 0.2 MC / سم). تم اختيار وضع سطر الملعب FE أن تكون أكبر قليلا من linewidth مكتوبة لتحسين وضوح الرؤية للناقلات المستخدمة في الكتابة. (C) FE وضع الطباعة الحجرية من سيرب محدد كبيرة مكتوب على ملعب 20 نانومتر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

من أجل تحقيق أفضل إنتاج القناع باستخدام أنماط HDL دقيقة بالذرة، يجب أن تكون على درجة عالية من الانتقائية ممكن. سابقا، وقد تم التحقيق الانتقائية ALD التي كتبها XPS وغيرها من الطرق مقارنة ترسب على unpatterned سي (100) -H وسي (100) -SiO س السطوح باعتباره النظير للمناطق unpatterned ونقوش، على التوالي. 27،31 باستخدام القوة الذرية المجهر (AFM)، نلاحظ نتائج مماثلة، كما هو مبين في الشكل (3)

الشكل (3)
الشكل 3. الانتقائية ترسب. صورة (A) عينة AFM تظهر تيو 2 ترسب في المناطق المزخرفة والخلفية. وقد أجريت ترسب بها في 100 ° C. أعماق (B) ترسب لأعداد مختلفة من الدورات. الصلبان تمثل ذروة مقاسا AFM للنمو "على نمط" نسبة إلى الخلفية. وتشير الدوائر المفتوحة ذروة مقاسا AFM من ترسب أطول الخلفية ضمن مساحة 200 × 200 نانومتر نانومتر بالقرب من منطقة منقوشة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

نظرا لأنه من الممكن أن تودع على HDL patteRNS، ينبغي أن تدرس التحقيق في حدود ميزات النمط. في الوقت الذي سبق ان بينت أن ALD تنتج توسيع أنماط نسبة إلى أنماط HDL، وأن الهياكل محفورا وتقلصت قليلا بالنسبة إلى الأقنعة، وأثر على انتاج صفائف عالية الكثافة لا تزال دون حل إلى حد ما. يبين الشكل 4 HDL، تيتانيا قناع، والهياكل محفورا لمجموعة من المربعات ملفقة باستخدام خطوط HDL وضع FE كتبت في الملعب من 15 نانومتر. في الشكل 4A، ويظهر نمط HDL اثنين من بالاجور -one استدارة 90 درجة بالنسبة إلى البعض مكتوبة مع انحياز 8 V طرف عينة، 1 غ الحالية، و 0.2 سم مولودية الجرعة / (أو 50 نانومتر / ثانية سرعة تلميح) . من الواضح أن هناك فتحات في نمط أحجام مختلفة. داخل فتحات أنفسهم، وقد وقعت بعض HDL، ولكنها لا تزال منخفضة في حدود 20٪ H الإزالة. ويبين الشكل 4B صورة AFM من نفس النمط بعد الترسيب قناع. نظرا لترجيح كفة convoluآثار نشوئها، وفتحات في نمط يصعب حلها. ومع ذلك، أمر واضح يمكن ملاحظته. الشكل 4C هو صورة SEM من نفس النمط بعد RIE. تم نقل ما يقرب من 60٪ من الفتحات المطلوب في الواقع إلى الركيزة، مشيرا إلى أن هذا الحجم نمط وكثافة ما يقرب من الحد الأقصى لتلفيق البنية النانوية فعال باستخدام طريقة FE HDL.

الرقم 4
الرقم 4. صفيف من الفتحات. (A) STM من HDL مع خطوط مكتوبة باستخدام طريقة FE. نمطين اعوج، تناوب على 90 درجة بالنسبة لبعضها البعض، مكتوبة مع الملعب من 10 نانومتر. (B) AFM الصورة بعد 2.8 نانومتر من ALD من تيو 2 من نفس النمط. (C) SEM من "حفرة" مجموعة بعد RIE لإزالة 20 نانومتر سي. لاحظ أن بعض "الثقوب" فشلت في حفر.الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

أداء القياس على النانو المذكورة أعلاه يتطلب القدرة على سد المواقع غيض خلال HDL ونمط الموقع باستخدام أدوات أخرى مثل AFM وSEM. وعلى النقيض من غيرها من أدوات الزخرفة متطورة مع ترميز مكانة عالية الدقة مثل البريد شعاع الطباعة الحجرية، تم إجراء HDL يؤديها هنا مع STM دون تحديد المواقع الخشنة تسيطر عليها بشكل جيد، لذلك تم استخدام البروتوكولات تحديد موقف إضافي، كما هو مبين في الشكل (3) أولا، يتم وضع المجهر البؤرية طول طويل خارج النظام الفائق حوالي 20 سم من طرف عينة تقاطع. هو نمط العينة مع شبكة مربع من 10 ميكرون خطوط واسعة، 1 ميكرون عميقة، على الملعب من 500 ميكرون لتسهيل تحديد موقع طرف على السطح.

الرقم 5
صور شخصية المكان 5. نمط من عصيدة جنيه. (A) صورة ضوئية من طرف STM (يسار) وانعكاسه (يمين) في السطح سي (100) على مساحة العينة مع نمط خط 500 ميكرون الملعب. خطوط هي 1 ميكرون عميقة و10 ميكرون واسع قبل الفائق التجهيز. يتم تضمين خطوط دليل لإظهار الاتجاهات خط. (B) عن قرب، دي انحراف الصورة البصرية من طرف (أسفل اليسار) وتفكير (أعلى اليمين) لها. تم تحديد الموقع سنتربوينت بين طرف وانعكاسها في 500 ميكرون × 500 ميكرون مربع إيمانية C: المقربة من موقع الزخرفة مع بقعة 50 ميكرون شملت على نطاق وD: 5 × 5 ميكرون ميكرون صورة AFM من منطقة منقوشة بأكملها بعد ALD E:.. 1 ميكرون × 1 ميكرومتر SEM صورة واحدة من أنماط محدد بعد RIE الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

e_content "> الخطوة الأولى لتحديد النانو هو تحديد موقع طرف على السطح، 32،33 والتي يتم إنجاز في هذه الحالة باستخدام مجهر مسافة العمل الطويلة. الشكل 5A يظهر صورة ضوئية من طرف عندما تعمل مع العينة، مع وأضافت الخطوط المنقطة لتوجيه القارئ للتوجهات الشبكة إيمانية. لتحديد تقاطع طرف / العينة unskewed الصورة البصرية لجعل شبكة مربع، كما هو مبين في الشكل 5B، وإن كانت هناك أخطاء في معالجة ارتفاع درجة حرارة العينات بسبب الهجرة الكبيرة ذرة السطح. وهذا يقلل من عمق ووضوح الرؤية من الشبكة الإيمانية كما تصويرها هنا، مما يزيد من عدم اليقين في موقف طرف. 32 وبينما فقد تبين أن درجة الحرارة في وقت سابق ان ارتفاع تجهيز العينات لحث على إعادة الإعمار سطح المقياس الذري كبير، و الملعب الشبكة المستخدمة هنا هي كبيرة بما فيه الكفاية ليكون لها أثر يذكر على إعادة بناء السطح في منتصف مربعuared التي تحددها الشبكة. 34 ومع ذلك، بالقرب من حواف المناطق منقوشة، خطوة bunching لا تحدث مع عدم التناسق الذي يعتمد على اتجاه تدفق التيار خلال إعداد العينات 34 منذ يتم تنفيذ التصوير الضوئي بزاوية مائلة بالنسبة لسطح والتغيرات الصغيرة في الارتفاع على جانب واحد من خندق قريب إلى أخرى ستؤدي إلى المزيد من عدم اليقين في نمط المكان، خصوصا بالمقارنة مع خطة رأي التصوير كما هو الحال في AFM أو SEM العادي. بعد يمارس طرف العينة، و10 ميكرون البؤري حجم البقعة من المجهر إلى جانب ~ 20 ميكرون تجهيز آخر النتائج linewidth إيمانية في حالة من عدم اليقين تقريبي في تحديد موقف نمط ± 27 ميكرون. هذا يحدد إطار البحث لاستخدام تقنيات مختلفة لتحديد النمط.

لتسهيل تحديد مكان من 10-100 الميزات أصغر نانومتر، تتم إضافة بالاجور كبيرة إضافية بالقرب من أنماط مقياس النانو، وهوق هو مبين في الشكل 5B. تتم كتابة هذه بالاجور 800 نانومتر × 800 نانومتر باستخدام طريقة FE HDL مع خطوط عمودية والثغرات من 15 نانومتر لكل منهما. عن طريق مواءمة AFM الاتجاه مسح سريع أن يكون عمودي على خطوط سيرب (أي المسح الأفقي)، هذه الأنماط تميل إلى إظهار التباين العالي في صورة المرحلة AFM بسبب تردد مكانية عالية من التضاريس، وكذلك تسهيل نمط الموقع. مرة واحدة تم العثور على هذه الأنماط، يصبح من الأسهل بكثير للعثور على أنماط النانوية الصغيرة التي توضع مع ما يقرب من 100 نانومتر دقة بالنسبة للأنماط كبيرة.

لهذه العملية تلفيق البنية النانوية، وعينة يخضع التعرض الجوي بين كل خطوة عملية كبيرة مرة واحدة وقد تم تنفيذ HDL، كما هو مبين في الشكل 1 تخطيطي. ونظرا لهذا، يجب أن تتأكدوا أن العينة لا تتحلل في أي لحظة في التعامل معها. كما هو مبين أعلاه، هناك كمية محدودة من خلفية ترسب دأورينغ ALD، التي يفترض أن البذور على مواقع الخلل الخلفية. 31 وهكذا، سوء التعامل مع مثل مدد التعرض الغلاف الجوي يمكن أن تزيد من عدد من العيوب الخلفية والحد من ALD الانتقائية الواضحة. يمكن أن تحدث آلية إضافية تدهور السطح خلال التنفيس من العينة من الفائق التحميل القفل لالظروف الجوية. 29 وللتخفيف من هذه المشكلة، الياقوت رقاقة بنابض التي شنت على لخطي المحرك في الفائق يجعل الاتصال إلى سميكة 125 ميكرون عينة تصاعد احباط التي الاتصالات العينة لمنع تدهور السطح. مرة واحدة كانت العينة في الظروف الجوية، ومعدل تراكم السندات التعلق لا يزال منخفضا (أي، <0.1٪ / ساعة) لمدة ساعة على الأقل عدة، لذلك طالما يتم إدخال العينة إلى بيئة مستقرة مثل فائقة نقية عار داخل أقل من 1 ساعة، يجب أن ترسب خلفية إضافية بسبب الأضرار السطحية تظل منخفضة. عند هذه النقطة، تجدر الإشارة إلى أن العينة لا ينبغي أن تكون الصورةtored في بيئة فراغ، وهذا يتطلب وجود تنفيس / دورة مضخة أسفل إضافية، إضافة إلى احتمال حدوث تلف السطح. هذه المرة بين HDL وALD هو النقطة التي كانت العينة الأكثر حساسية منذ ولم يتم بعد تطبيق قناع حفر. بعد ALD، العينة لا تزال بحاجة إلى حماية، ولكن فقط لمنع نمو قناع إضافية بسبب تكوين ثاني أكسيد السيليكون، وهي عملية بطيئة نسبيا.

في أنماط هو مبين في الشكل (4)، وHDL إزالة> 80٪ من H الخلفية داخل مركز للأنماط، مع المكاني لفة قبالة في كفاءة depassivation كما يتم الوصول إلى حافة خط 24 ونظرا للحدود من محدودا جدا ALD على نمو الخلفية وحضانة مجانية على أنماط depassivated بالكامل (الشكل 3)، وحواف أنماط وضع FE حيث يوجد الانتقال من HDL فعالة تماما ولا HDL، تظهر الانتقال من فعالية النمو قناع ALD. أقل من 70٪ H إزالة خلالHDL حيث يبدأ هذا التحول أن يحدث، مما يشير إلى أن المنطقة التقريبية ل~ 2 نانومتر على كل جانب من خط وضع FE حيث يحدث ترسب قناع الجزئي. 35 بالإضافة إلى ذلك، يحدث نمو ALD في "الفطر" بطريقة، 36 زيادة توسيع قناع المتعلقة إلى أنماط HDL بحيث قناع من 2.8 نانومتر يوسع أي ميزات قناع بمقدار هذا المبلغ. لتلخيص، يمكن التعبير عن linewidth ALD كما W م = W + جلس و (δH) + M حيث W m هو العرض الكلي، وجلس W هو عرض الخط حيث تشبع HDL لإزالة> 70٪ من H السطح، و (δH) هو عرض إضافي نتيجة للنمو في كل نقطة بسبب كثافة المتبقية H على السطح، وM هو linewidth الإضافي نتيجة لتكاثر النمو. δH يعتمد على المسافة المكانية من على حافة المشبعةمن نمط HDL، لذلك و (δH) يصبح و (ص) لأنه ليس هناك اعتماد المكاني للHDL. من هذه الشروط، جلس W يلعب الدور الرئيسي في linewidth العام، وغيرها من المصطلحات تحديد درجة لفة قبالة حواف الخط.

مع النهائي البنية النانوية تلفيق، قناع ALD وحدها لا تحدد إجمالي حجم الميزة. بدلا من ذلك، فإن حجم نمط يعتمد على درجة تآكل الركيزة تحت القناع. يتم التعبير عن مجموع linewidth محفورا كما W ر = W م - دبليو ه = W + جلس و (ص) + M - W ه، حيث يشير W ه لlinewidth تآكل، أو تخفيض حجم نمط بسبب عملية الحفر. هذا يعتمد عليها، من بين أمور أخرى، وسماكة ونوعية القناع حفر كما هو موضح أعلاه لW م. Fأو الحالة التي يكون فيها linewidth يتطلب ببساطة إزالة القناع قبل حدوث الحفر، على المدى W ه هو صفر، ولكن لوحظ أن هناك تعديلات على حجم الميزة بعد الحفر نسبة إلى شكل قناع، مما يوحي بأن ديناميكية أكثر تعقيدا هي في اللعب.

من العناصر التي تحدد القيود linewidth، جلس W يمكن تخفيضها إلى الحد الأدنى من عرض ~ 4 نانومتر قبل النمو يتوقف تظهر نفس ALD بكميات كبيرة. 35 من العناصر الأخرى تأثير نمو الفطر، M (ونتيجة لذلك W م) ، لا يمكن إلا أن تنخفض إذا تم تخفيض مجموع سمك الفيلم، ربط مع ارتفاع البنية النانوية الإجمالي بعد الحفر. خط توسيع تأثير ويرجع ذلك إلى الاعتماد المكاني للكثافة H المتبقية على السطح، و (δH)، ويمكن أن تخفض إلى ما يقرب من الصفر باستخدام متعددة النمط HDL الذي ينتج خط HDL حواف مع ضئيلة لينالبريد حافة لفة قبالة 24 للتدليل على تأثير هذا الانخفاض في و (δH)، ويبين الشكل (6) مجموعة نمط المربعات المنتجة باستخدام متعددة النمط HDL. وتضم مجموعة أنماط مع linewidths HDL من 7 نانومتر و 14 نانومتر و 21 نانومتر من الأعلى إلى الأسفل، والداخلية HDL أحجام افتتاح 7 نانومتر و 14 نانومتر و 21 نانومتر من اليسار إلى اليمين. بينما هناك اختلال طفيف في HDL متعدد الأوضاع في الصف السفلي، جنبا إلى جنب في الصف العلوي تسجيل دقيق ل<1 نانومتر. بعد RIE، وخطوط لا تزال سليمة في المقام الأول إلى الاعراض من 5 نانومتر مع اثنين من العيوب الصغيرة، والفتحات بين خطوط للحل لجميع أنماط مع فتحات 7 نانومتر بالكاد للحل باستخدام هذه الأداة المقاييس.

الشكل (6)
الرقم 6. Linewidth واختبار holewidth. (A) STM من HDL صناديق مكتوبة باستخدام متعددة النمط HDL. وlinewidtح الصفوف هي 21 نانومتر و 14 نانومتر، و 7 نانومتر من الأسفل إلى الأعلى، على التوالي، وholewidth من الأعمدة هو 7 نانومتر و 14 نانومتر و 21 نانومتر من اليسار إلى اليمين، على التوالي. (B) SEM من نفس أنماط بعد ALD وري. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

حدود النهائية لهذه العملية تعتمد على الانتقائية في عملية محددة المدة، ونوعية من HDL، المقاومة قناع لالنقش، وميزة المطلوب الأشكال أنفسهم. طرق لتحسين الانتقائية على أساس سبق تناولها الكيمياء والتخفيف عيب خلفية أعلاه. وقد تبين أنه سبق أن ترك H عيوب في المناطق نمط يقلل من جودة النمو قناع، وبالتالي مقاومة الحفر. 35 أيضا، عدم وجود رقابة دقيقة على نمط النتائج حواف الخط في قناع "لفة قبالة"، أو ر المفرطhinning من القناع على طول حواف أنماط الذي يعمل بمثابة تأثير القرب منع موضع قريب من الأنماط. لحسن الحظ، والانتقائية في عملية حفر تعتمد على سمك قناع، وذلك لترسب زائفة على خلفية أو العيوب على طول حواف أنماط التأثير الصافي هو صغير. وعلاوة على ذلك، لهياكل أقصر من 20 نانومتر، من المرجح أن تكون طبقات قناع أرق ممكن. منذ نمو ALD يحدث بطريقة الفطر، وأقنعة أرق بسبب الهياكل أقصر يؤدي إلى سيطرة أفضل الجانبية وميزات أصغر من تلك التي أثبتت هنا. في حين أن التخفيضات في نهاية المطاف حجم ميزة ليست معروفة لهذه العملية، ومن المرجح بالتأكيد بعض أسفل القشور.

في حين أن المقاييس SEM يترك عدم اليقين بشأن حجم ميزة وتحديد المواقع، فإن الخطوة الأولى المقاييس هو موضح في الجزء العلوي من الشكل 1 يعطي الدقة الذرية فيما يتعلق نمط HDL كما هو مكتوب. منذ سي (100) سطح -h يتكون من النسخةذ شعرية العادية، ومنذ STM يمكن تشغيلها في وضع التصوير غير مدمرة، وأنماط HDL ولا يمكن تصوير دون التسبب في مزيد من الضرر السطح أو مزيد من الزخرفة، على عكس غيرها من التقنيات مثل البريد شعاع الطباعة الحجرية. مع التصوير المقياس الذري من ثابتة سي (100) شعرية، والمقاييس STM يلغي الجزء الأكبر من عدم اليقين المواقع ذات الصلة AFM وSEM الخطوات المقاييس. في الشكل 6B يظهر مربع مجموعة منحرفة، على سبيل المثال. مع القرار المقاييس عالية من STM إعطاء الدقة الذرية للمواقف الميزة ضمن مجموعة، ويمكن التأكد من الانحراف الواضح أن ذلك يعود إلى الأعمال الفنية التصوير SEM. أيضا، مع المباعدة غاية معروفة على وجه التحديد بين ميزات مجموعة، يتم التخلص من حالة من عدم اليقين معايرة إضافية فيما يتعلق linewidths في الصور SEM.

تصف هذه المخطوطة طريقة nanofabrication الذي يستخدم الدقة الذرية للمجهر مسح نفقيالمستندة إلى الطباعة الحجرية depassivation الهيدروجين (HDL). HDL تنتج أنماط رد الفعل كيميائيا على سي (100) سطح -h حيث ترسب طبقة الذري للتيتانيا تنتج قناع حفر المحلية مع البعد الأفقي أظهرت إلى أقل من 10 نانومتر. ثم ينقل على رد الفعل ايون النقش أنماط HDL إلى الركيزة، مما يجعل 17 أنماط طويل القامة نانومتر مع التحكم الجانبية عالية الدقة. من أجل تحقيق هذه النتائج، لا بد من عينات حماية أثناء التنفيس ونقل بين الصكوك. مع التحكم الدقيق في التعامل مع العينة، يمكن أن تكون ملفقة النانو مع التتبع للشعرية الذرية بدقة موقف الذرية و~ 1 نانومتر حجم الدقة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

وأيد هذا العمل من خلال عقد من DARPA (N66001-08-C-2040) ومنحة من صندوق التكنولوجيا الناشئة من ولاية تكساس. فإن الكتاب أن نعترف Jiyoung كيم، جريج Mordi، أنجيلا Azcatl، وتوم شارف على مساهماتهم المتعلقة انتقائية ترسب طبقة الذري، فضلا عن والاس مارتن وجوردون بولوك للخارج الموقع تجهيز العينات.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Si Wafer VA Semiconductor P type (Boron) Si<100> ± 2 degrees, 280 mm ± 25 mm thick, 0.01-0.02 ohm-cm
Ta foil Alfa Aesar 335 0.025 mm (0.001 in) thick, 99.997% (metals basis)
Methanol Alfa Aesar 19393 Semiconductor Grade, 99.9%
2-Propanol Alfa Aesar 19397 Semiconductor Grade, 99.5%
Acetone Alfa Aesar 19392 Semiconductor Grade, 99.5%
Argon Praxair Ultra high purity (grade 5.0)
Deionized water Millipore Milli-Q Water Purification System >18 MW resistance water produced on demand.
TiCl4 Sigma Aldrigh 254312 ≥99.995% trace metals basis
O2 Matheson G2182101 Research Grade
SF6 Matheson G2658922 Ultra high purity (grade 4.7)
Blue Medium Tack Roll Semiconductor Equipment Corporation 18074 Thickness 75 μm / 0.003”  Length 200 M / 660’ 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics