El Modelar y Examen de las Nano-Cintas de Graphene Usando Orión Más el Microscopio de Ión del Helio de Carl Zeiss

Temas Revestidos

Antecedentes
Reto
ORION® MÁS la Solución
ORION® MÁS Capacidades
Aplicación

Antecedentes

Las propiedades electrónicas bidimensionales del graphene presentan el potencial para él a la función como un conductor, un transistor, un punto del quantum, un interruptor molecular, u otros dispositivos. Puesto Que el graphene muestra el atascamiento débil fuera del avión, la conducción es esencialmente bidimensional si el graphene está en contacto con un substrato o está suspendido en espacio libre. El arresto Lateral del camino de la conducción es necesario dirigir estas propiedades. Un arresto potencialmente importante es el nanoribbon semiconductor. Mientras Que el ancho de la cinta disminuye debajo de 20 nanómetro, el bandgap aumenta encima de la energía térmica de la temperatura ambiente, que abre la puerta para la producción de transistores con altas relaciones de transformación actuales encendido-apagado.

Reto

Un método es necesario crear el estrecho de las cintas bastante para crear el arresto del quantum que rinde el bandgap deseado. Hay desventajas, sin embargo, a muchas de las técnicas usadas para modelar el graphene en nano-cintas. la litografía Resistir-Basada ha demostrado solamente la creación de la cinta hacia abajo a algunos diez de nanómetros en ancho. Este proceso también deja los residuos en el graphene que lo hacen ondular, requiriendo un paso de progresión extra de la limpieza. Este método no es viable en el graphene libre, cualquiera. Los métodos de Exploración de la antena, mientras que ofrecen la alta resolución espacial, son lentos - y también no pueden ser utilizados en graphene libre. El Ión que fresaba con BOLA LMIS-basada tradicional no ha podido crear el estrecho suficiente estructuras y también no crea daño importante a la capa.

ORION® MÁS la Solución

La microscopia del ión del Helio (HIM) ofrece la capacidad de realizar labrar a máquina del ión de la alta precisión y proyección de imagen de la resolución del sub-nanómetro con alta sensibilidad superficial para revisar los modelos creados en graphene. las Nano-Cintas pueden ser estrecho labrado a máquina bastante a conseguir profundamente en el régimen del arresto del quantum y también para mantener relaciones de aspecto muy largas. La dosis al molino a través del graphene es dos órdenes de magnitud más arriba que lo necesario para una imagen típica, así que es posible non-destructively a la imagen al sistema graphene-basado directamente en el microscopio antes y después de modelar. Los modelos fresados Simples se pueden crear con el ORION® MÁS interfaz; para estrategias más complejas, un generador de modelo de la litografía se puede dar el mando de la dirección de haz. Ilustramos estas capacidades abajo destacándolo La investigación se ha realizado que.

ORION® MÁS

la fabricación de la Nano-Cinta ha sido realizada por el Dr. Daniel Pickard en la Universidad Nacional de Singapur. Para tener acceso al graphene suspendido, una oblea de silicio con 300 el nanómetro del óxido superficial fue utilizada, en el cual había sido grabado el ácido un arsenal de 3 recesos del diámetro del µm. Las plaquetas Grafíticas hacia abajo al espesor de una sola capa (es decir graphene) fueron depositadas por el método de la exfoliación. La interferencia Óptica fue utilizada para determinar la cuenta de la capa y para determinar determinado áreas del graphene. La escritura Directa del haz de ión de las nano-cintas fue lograda dirigiendo el haz del helio, típicamente en la energía del haz de 30 keV, con un Sistema de la Generación del Modelo del Nanómetro (NPGS, de los Sistemas de la Litografía de JC Nabity, Bozeman, Montana).

El Cuadro 1. Suspendió las nano-cintas creadas fresando del ión del helio. Izquierda: 20 nanómetro anchos. La Derecha: 10 nanómetro anchos.

El Cuadro 1 visualiza el sistema y muestra los resultados de dos fabricaciones de la nano-cinta. La imagen es una vista de arriba hacia abajo a uno de los recesos en el substrato, revestido en este caso con 1-3 capas de graphene. A La Izquierda una cinta larga de 300 nanómetro se ha creado, con 220 nanómetro de su longitud suspendida sobre el receso. Su ancho fue programado para ser 20 nanómetro, dando una relación de aspecto suspendida de 11: 1. El ancho programado está de acuerdo con el de ancho total en el medio máximo del nivel gris observado en la imagen. La cinta a la derecha es 350 nanómetro de largo, con 240 nanómetro suspendidos. Su ancho es 10 nanómetro, dando una relación de aspecto suspendida de 24: 1. Muy convenientemente, las estructuras creadas pueden ser reflejadas con la buena señal por el mismo haz usado para labrarlos a máquina. La señal superficial fuerte del microscopio es confirmada por la observación que la plaqueta es casi opaca en este espesor. El nivel del contraste entre la porción suspendida de la cinta y ésa sobre el substrato es apenas 17%. Con la capacidad de crear tales estructuras largas, es posible entonces modelar una nano-cinta entre la fuente y el desagüe hace contacto con para hacer un dispositivo de la prueba funcional.

Cuadro 2. representación de la Historieta de la estrategia fresada de la nano-cinta.

Las dos facetas del proceso para labrar a máquina son el mando fresado de la estrategia y de la dosis del ión. Para la estrategia fresada fue encontrado para ser crítico disminuir cualquier tensión lateral en las cintas durante su formación. La nano-cinta es formada por la creación de dos muescas, ilustrada en la historieta del Cuadro 2. El ancho de muesca elegido depende del ancho y de la longitud del diseño de la cinta pero se ha demostrado hacia abajo a 5 nanómetro de par en par. Si una muesca se está fresando tras completar la otra, la cinta se rompe. Por Lo Tanto el fresar debe proceder aplicando la dosis entera a los segmentos que oponen en cada muesca. Entonces el haz se dirige a la rebanada siguiente. La orden es ilustrada por las escrituras de la etiqueta numéricas en el Cuadro 2.

El Cuadro 3. serie Que Labraba A Máquina para la determinación de la dosis del ión necesitó crear nano-cintas. Dosis indicada por cada muestra, en las unidades de 1018 ions/cm2

.

El segundo aspecto del mando de proceso es dosis aplicada. Esto se determina experimental. Una serie de la dosis se muestra en el Cuadro 3. Un conjunto de la cinta “peines” se friesa, cada peine en una dosis ampliado más alta. En la figura, la dosis (×1018 ions/cm2) se indica al lado de cada peine. En este caso, 2.79×1018 ions/cm2 se requiere para borrar el peine totalmente. Esta estructura se puede crear hacia adentro bajo 10 segundos.

Cuadro 4. Una cinta ancha de 5 nanómetro labrada a máquina en graphene suspendido con una relación de aspecto del 60:1.

Una Vez Que se define la estrategia que labra a máquina, la precisión fresada puede ser explorada más a fondo. El Cuadro 4 muestra a nanoribbon apenas 5 el nanómetro de par en par con una relación de aspecto de 60:1 creada con este método. Debido al de alta resistencia del graphene, dimensiones de una variable más complejas se pueden crear también.

Cuadro 5. Una nano-cinta labrada a máquina para tener ancho caminado.

En el Cuadro 5 una cinta con ancho variable se ha fabricado. Los segmentos cerca del extremo miden en 20 nanómetro, después el ancho reduce a 10 nanómetro y finalmente a 5 nanómetro en el centro. Esto permite labrar a máquina las estructuras definidas para expresar diversos comportamientos. Si la orientación del graphene se sabe, las cintas con la orientación de la “butaca” o del “zigzag” pueden ser producidas. Los Dispositivos para investigar la creación de los puntos del quantum se podían hacer teniendo localmente una amplia área en una cinta estrecha. Cualquier estructura arbitraria del transporte del electrón se puede labrar a máquina en la velocidad, con la alta resolución espacial, y las capacidades inmediatas de ofrecimiento del examen. Mientras Que esta nota de aplicación se centró en graphene suspendido, el fresar también se ha demostrado para el graphene directamente en un substrato.

ORION® MÁS Capacidades

Ión que friesa, alta proyección de imagen que también acentúa al detalle superficial, uso de la precisión del Nanómetro de la resolución espacial de una especie no contaminante del ión; interconexión litográfica de la herramienta del modelo.

Aplicación

El Modelar y el examen de las capas del graphene con nanómetro escalan las características para directo-escriben la fabricación del dispositivo.

Fuente: “Nano-Cinta de Graphene Que Modela en el ORION® MÁS” por Carl Zeiss

Para más información sobre esta fuente, visite por favor a Carl Zeiss.

Date Added: Apr 29, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 01:55

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