Modello ed Ispezione dei Nano-Nastri di Graphene Facendo Uso di Orione Più il Microscopio Ionico dell'Elio da Carl Zeiss

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Sfondo

I beni elettronici bidimensionali di graphene presentano il potenziale per alla funzione come un conduttore, un transistor, un punto di quantum, un'opzione molecolare, o altre unità. Poiché il graphene mostra l'associazione debole dall'aereo, la conduzione è essenzialmente bidimensionale se il graphene è in contatto con un substrato o è sospeso nello spazio libero. La relegazione Laterale del percorso della conduzione è necessaria da costruire questi beni. Una relegazione potenzialmente importante è il nanoribbon semiconduttore. Mentre la larghezza del nastro diminuisce inferiore a 20 nanometro, il bandgap aumenta sopra l'energia termica di temperatura ambiente, che apre la porta per la produzione dei transistor con gli alti rapporti correnti di accensione.

Sfida

Un metodo è necessario creare lo stretto dei nastri abbastanza per creare la relegazione di quantum che rende il bandgap desiderato. Ci sono svantaggi, tuttavia, a molte delle tecniche usate per modellare il graphene nei nano-nastri. alla la litografia Basata Resistere ha dimostrato soltanto la creazione del nastro giù ad alcuni dieci dei nanometri di larghezza. Questo trattamento egualmente lascia i residui sul graphene che lo inducono a incresparsi, richiedente un punto extra di pulizia. Questo metodo non è possibile su graphene indipendente, l'uno o l'altro. I metodi di Scansione della sonda, mentre offrono l'alta risoluzione spaziale, sono lenti - ed anche non possono essere usati su graphene indipendente. La fresatura dello Ione con a FIB basato LMIS tradizionale non ha potuta creare lo stretto abbastanza strutture ed egualmente non crea il danneggiamento significativo del livello.

ORION® PIÙ la Soluzione

La microscopia dello ione dell'Elio (HIM) offre la capacità di effettuare sia lavorare dello ione di alta precisione che la rappresentazione di risoluzione di sotto-nanometro con l'alta sensibilità di superficie per ispezionare i reticoli creati nel graphene. i Nano-Nastri possono essere stretto lavorato abbastanza per entrare in profondità nel regime di relegazione di quantum ed anche per mantenere gli allungamenti molto lunghi. La dose da macinare attraverso graphene è due ordini di grandezza più superiore a quello stato necessario per un'immagine tipica, in modo da è possibile all'immagine non-distruttivo un al il sistema basato graphene direttamente nel microscopio prima e dopo modellare. I reticoli Semplici di fresatura possono essere creati con il ORION® PIÙ l'interfaccia di software; per le strategie più complesse, un generatore di sequenze della litografia può essere dato il controllo della direzione di raggio. Illustriamo queste capacità qui sotto evidenziandolo La ricerca che è stata effettuata.

ORION® PIÙ

il montaggio del Nano-Nastro è stato effettuato dal Dott. Daniel Pickard all'Università Nazionale di Singapore. Per avere accesso a graphene sospeso, una lastra di silicio con 300 nanometro dell'ossido di superficie è stata utilizzata, in cui era stata incisa una schiera di 3 cavità del diametro del µm. Le piastrine Grafitiche giù a spessore a un solo strato (cioè graphene) sono state depositate con il metodo di sfogliatura. L'interferenza Ottica è stata usata per determinare il conteggio del livello e per identificare specialmente le aree del graphene. La scrittura Diretta del raggio ionico dei nano-nastri è stata compiuta indirizzando il raggio dell'elio, tipicamente ad energia del raggio di 30 KeV, con un Sistema della Generazione del Reticolo di Nanometro (NPGS, dai Sistemi di Litografia di JC Nabity, Bozeman, Montana).

Figura 1. Ha Sospeso i nano-nastri creati da fresatura dello ione dell'elio. Sinistra: 20 nanometro ampi. Destra: 10 nanometro ampi.

Figura 1 prevede il sistema e mostra i risultati di due montaggi del nano-nastro. L'immagine è una visualizzazione dall'alto in basso di una delle cavità nel substrato, coperto in questo caso di 1-3 livelli di graphene. A Sinistra un nastro di lunghezza di 300 nanometro è stato creato, con 220 nanometro della sua lunghezza sospesa sopra la cavità. La Sua larghezza è stata programmata per essere 20 nanometro, danti un allungamento sospeso di 11: 1. La larghezza programmata è d'accordo con il di grande ampiezza al mezzo massimo del livello grigio osservato nell'immagine. Il nastro a destra è di lunghezza 350 nanometro, con 240 nanometro sospesi. La Sua larghezza è 10 nanometro, danti un allungamento sospeso di 24: 1. Molto convenientemente, le strutture create possono essere imaged con il buon segnale dallo stesso raggio utilizzato per lavorarli a macchina. Il forte segnale di superficie dal microscopio è confermato tramite l'osservazione che la piastrina è quasi opaca a questo spessore. Il livello di contrasto fra la parte sospesa del nastro e quella sopra il substrato è appena 17%. Con la capacità di creare tali strutture lunghe, è possibile poi modellare un nano-nastro fra la sorgente ed il filtro contatta per fare un'unità della prova funzionale.

Figura 2. rappresentazione del Fumetto della strategia di fresatura del nano-nastro.

Le due sfaccettature del procedimento per lavorare sono il controllo di strategia e della dose di fresatura dello ione. Per la strategia di fresatura è risultato critico minimizzare tutto lo sforzo laterale sui nastri durante la loro formazione. Il nano-nastro è costituito dalla creazione di due slot, illustrata nel fumetto di Figura 2. La larghezza di slot scelta dipende dalla larghezza e dalla lunghezza della progettazione del nastro ma è stata dimostrata giù a 5 nanometro largamente. Se uno slot sta macinando dopo il completamento dell'altro, il nastro si rompe. Di Conseguenza la fresatura deve continuare applicando l'intera dose ai segmenti avversari in ogni slot. Poi il raggio è diretto verso la fetta seguente. L'ordine è illustrato dai contrassegni numerici nella Figura 2.

La Figura 3. serie Lavorante per la determinazione della dose dello ione ha dovuto creare i nano-nastri. Dose indicata da ogni campione, nelle unità di 1018 ions/cm2

.

Il secondo aspetto di controllo dei processi è dose applicata. Ciò è determinata sperimentalmente. Una serie della dose è indicata nella Figura 3. Un insieme del nastro “pettini„ è macinato, ogni pettine ad una dose elevata incrementalmente. Nella la figura, la dose (×1018 ions/cm2) è indicata accanto ad ogni pettine. In questo caso, 2.79×1018 ions/cm2 è richiesto per rimuovere il pettine completamente. Questa struttura può essere creata dentro al di sotto di 10 secondi.

Figura 4. Un ampio nastro di 5 nanometro lavorato nel graphene sospeso con un allungamento di 60:1.

Una Volta Che la strategia lavorante è definita, la precisione di fresatura può più ulteriormente essere esplorata. Figura 4 mostra ad un nanoribbon appena 5 il nanometro largamente con un allungamento del 60:1 creato con questo metodo. dovuto l'ad alta resistenza di graphene, le forme più complesse possono essere create pure.

Figura 5. Un nano-nastro lavorato per avere larghezza fatta un passo.

Nella Figura 5 un nastro con la larghezza variabile da costruzione. I segmenti vicino all'estremità misurano a 20 il nanometro, poi i punti di larghezza - giù a 10 nanometro e definitivo a 5 nanometro al centro. Ciò permette di lavorare le strutture a macchina definite per esprimere i comportamenti differenti. Se l'orientamento del graphene è conosciuto, i nastri con l'orientamento di zigzag “o„„ “della poltrona possono essere prodotti. Le Unità per la ricerca della creazione dei punti di quantum hanno potuto essere fatte avendo localmente una zona vasta in un nastro stretto. Tutta La struttura arbitraria del trasporto dell'elettrone può essere lavorata all'alta velocità, con risoluzione spaziale alta ed alle capacità immediate d'offerta di ispezione. Mentre questa nota di applicazione ha messo a fuoco su graphene sospeso, macinare egualmente è stata dimostrata per graphene direttamente su un substrato.

ORION® PIÙ le Capacità

Fresatura dello ione di precisione di Nanometro, alta rappresentazione che egualmente sottolinea il dettaglio di superficie, uso di risoluzione spaziale delle specie non contaminanti di uno ione; collegamento litografico dello strumento del reticolo.

Applicazione

Il Modello e l'ispezione dei livelli del graphene con il nanometro riportano in scala le funzionalità per diretto-scrivono il montaggio dell'unità.

Sorgente: “Nano-Nastro di Graphene che Modella nel ORION® PIÙ„ da Carl Zeiss

Per ulteriori informazioni su questa sorgente, visualizzi prego Carl Zeiss.

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

Last Update: 14. June 2013 01:28

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