カールツァイスからのヘリウムイオン顕微鏡とオリオンを使用して Graphene の Nano リボンの模造および点検

カバーされるトピック

背景
挑戦
解決と ORION®
機能と ORION®
アプリケーション

背景

graphene の二次元の電子特性はコンダクター、トランジスター、量の点、分子スイッチ、または他の装置として機能にそれのための潜在性を示します。 graphene が平面から弱い結合を示すので、伝導は graphene が基板と接触してあったりまたは自由空間で中断されるかどうか本質的に二次元です。 伝導の経路の側面拘束はこれらの特性を設計して必要です。 1 可能性としては重要な拘束は半導体の nanoribbon です。 リボンの幅が 20 nm の下で減ると同時に、 bandgap は高いオンオフの流動比率のトランジスターの生産のためのドアを開く室温の熱エネルギーの上で増加します。

挑戦

方法は必要望ましい bandgap をもたらす量の拘束を作成するには十分のリボンの狭いところを作成するようにです。 しかし nano リボンに graphene を模造するのに使用される技術の多数へ欠点があります。 抵抗ベースの石版印刷は幅ナノメーターの少数の 10 にだけリボンの作成を示しました。 このプロセスはまた余分クリーニングのステップを必要とする graphene にそれが波立ちます残余を残します。 この方法は支えがない graphene、どちらかで実行可能ではないです。 スキャンのプローブ方法は、高い空間分解能を提供している間、遅く、 - また支えがない graphene で使用することができません。 従来の LMIS ベースの他愛ない嘘と製粉するイオンは狭いところを作成十分な構造できないし、また層への重要な損傷を作成しません。

解決と ORION®

ヘリウムイオン顕微鏡検査は (HIM)高い表面の感度の高精度イオン機械化および副ナノメーターの解像度イメージ投射を遂行する機能を graphene で作成されるパターンを点検するために提供します。 Nano リボンは量の拘束の政体に深く得、また非常に長いアスペクトレシオを維持する十分の機械で造られた狭いところである場合もあります。 graphene を通した製造所への線量は高の典型的な画像のために必要とされるそれより 2 つの一桁です従ってそれは模造する前後に顕微鏡の graphene ベースのシステム非有害画像に可能直接です。 簡単な製粉パターンはソフトウェアインターフェイスと ORION® と作成することができます; より複雑な作戦のために、石版印刷のパターン・ジェネレータはビームステアリングの制御を与えることができます。 私達は彼の強調によって次これらの機能を遂行された研究説明します。

ORION® と

Nano リボンの製造はシンガポールの各国用大学の先生によってダニエル Pickard 遂行されました。 中断された graphene へのアクセスがあるためには、アレイが 3 つの µm の直径の凹みのエッチングされた表面の酸化物の 300 nm のシリコンの薄片は利用されました。 黒鉛の血小板は剥脱方法によって単層の厚さ (すなわち graphene) に沈殿しました。 光学干渉が層のカウントを定め、特に graphene 領域を識別するのに使用されました。 nano リボンの直接イオンビームの執筆はナノメーターパターン世代別システム (JC Nabity の石版印刷システム、 Bozeman、モンタナから NPGS、) との 30 の keV のビームエネルギーのヘリウムのビームの、普通、アドレス指定によって達成されました。

図 1. はヘリウムイオン製粉によって作成された nano リボンを中断しました。 左: 広い 20 nm。 権利: 広い 10 nm。

図 1 はシステムを視覚化し、 2 つの nano リボンの製造の結果を示します。 画像は基板の凹みの 1 つのトップダウンの眺め、 graphene の 1-3 の層でこの場合覆われてです。 左で 300 nm の長いリボンは凹みに中断される長さの 220 nm と、作成されました。 その幅は 11 の中断されたアスペクトレシオを与える 20 nm であるためにプログラムされました: 1。 プログラムされた幅は画像で観察される灰色レベルの半分の最大値に全幅と一致してあります。 権利のリボンは中断されて 240 nm が長く 350 nm、です。 その幅は 24 の中断されたアスペクトレシオを与える 10 nm です: 1. 非常に便利に、作成される構造はそれらを機械で造るのに使用される同じビームによってよいシグナルと視覚化されます。 顕微鏡からの強い表面のシグナルは観察によって血小板がこの厚さでほとんど不透明であること確認されます。 リボンの中断された部分と基板に部分間の対照のレベルはちょうど 17% です。 そのような長い構造を作成する機能とソース間の nano リボンを模造することは可能そしてであり、機能テスト装置を作るために下水管は連絡します。

図 2. nano リボンの製粉の作戦の漫画の表示。

機械化のためのプロセスの 2 つの面はイオン製粉の作戦および線量制御です。 製粉の作戦のために形成の間にリボンの側面圧力を最小化することは重大であることを見つけました。 nano リボンは図 2. の漫画で説明される 2 つのスロットの作成によって形作られます。 選択されたスロット幅はリボンデザインの幅そして長さによって決まりますが、 5 nm に広く示されました。 1 つのスロットが他の完了の後で製粉されれば、リボンは壊れます。 従って製粉は各スロットの反対セグメントに全体の線量を加えることによって進まなければなりません。 それからビームは次のスライスに指示されます。 順序は図 2. の数値的なラベルによって説明されます。

イオン線量の決定のための図 3. 機械化シリーズは nano リボンを作成する必要がありました。 10 ions/cm の単位の各サンプルによって、明記される18 線量2

プロセス制御の第2の面は応用線量です。 これは実験的に定められます。 線量シリーズは図 3. で示されています。 一組のリボン 「櫛」は、インクレメンタルに大量服用の各櫛製粉されます。 図では、線量 (×1018 ions/cm2) は各櫛の隣で明記されます。 この場合、 2.79×1018 ions/cm は2 櫛を完全に取り除くために必要となります。 この構造は 10 秒以下作成することができます。

図 4。 60:1 のアスペクトレシオの中断された graphene で機械で造られる 5 nm の広いリボン。

機械化の作戦が定義されれば、製粉の精密は更に探索することができます。 図 4 は nanoribbon ちょうど 5 にこの方法により作成される 60:1 のアスペクトレシオの nm を広く示します。 graphene の高力が原因で、より複雑な形はまた作成することができます。

図 5。 歩んだ幅を持つために機械で造られる nano リボン。

図 5 で可変的な幅のリボンは製造されました。 端の近くのセグメントは 20 nm で測定します、そして幅は中心で 10 nm と最終的に 5 nm に降ります。 これは異なった動作を表現するために定義される構造を機械で造ることを可能にします。 graphene のオリエンテーションが知られていれば、 「肘掛け椅子」または 「ジグザグ形」のオリエンテーションのリボンは作り出すことができます。 量の点の作成を研究するための装置は狭いリボンの局部的にワイド・エリアを持っていることによって作ることができます。 どの任意の電子輸送の構造でも高い空間分解能および提供の即時の点検機能と、高速で機械で造ることができます。 このアプリケーションノートが中断された graphene に焦点を合わせる間、製粉はまた基板の graphene のために直接示されました。

機能と ORION®

製粉するナノメーターの精密イオンまた表面の細部を強調する高い空間分解能イメージ投射、非汚染イオン種の使用; 石版パターンツールのインターフェイス。

アプリケーション

ナノメーターの graphene の層の模造および点検は機能をのための直接書きます装置製造を位取りします。

ソース: 「カールツァイス著 ORION® でと」の模造する Graphene Nano リボン

このソースのより多くの情報のために、カールツァイスを訪問して下さい。

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

Last Update: 14. June 2013 01:31

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