Het Vormen en Inspectie van nano-Linten Graphene die Orion Plus de IonenMicroscoop van het Helium van Carl Zeiss Gebruiken

Besproken Onderwerpen

Achtergrond
Uitdaging
ORION® PLUS Oplossing
ORION® PLUS Mogelijkheden
Toepassing

Achtergrond

De tweedimensionale elektronische eigenschappen van graphene stellen het potentieel voor het voor om als leider, transistor, quantumpunt, moleculaire schakelaar, of andere apparaten te functioneren. Aangezien graphene zwakke band uit vliegtuig toont, is de geleiding hoofdzakelijk tweedimensionaal of graphene in contact met een substraat is of in vrije ruimte opgeschort. De Zij beperking van de geleidingsweg is noodzakelijk om deze eigenschappen te bouwen. Één potentieel belangrijke beperking is semiconducting nanoribbon. Aangezien de lintbreedte onder 20 NM vermindert, stijgt bandgap boven de kamertemperatuur thermische energie, die de deur voor de productie van transistors met hoge aan-uit- huidige verhoudingen opent.

Uitdaging

Een methode is nodig om lintenengte te creëren genoeg om de quantumbeperking tot stand te brengen die gewenst bandgap opbrengt. Er zijn nadelen, echter, aan veel van de technieken aan patroon graphene in nano-linten worden gebruikt dat. De ver*zetten-Gebaseerde lithografie heeft slechts lintverwezenlijking neer aan een paar tientallen nanometers in breedte aangetoond. Dit proces verlaat ook residu's op graphene die het om veroorzaken te golven, vereisend een extra schoonmakende stap. Deze methode is niet haalbaar op freestanding graphene, ook niet. De de sondemethodes van het Aftasten, terwijl het aanbieden van hoge ruimteresolutie, zijn langzaam - en zij kunnen niet ook op freestanding graphene worden gebruikt. Het Ionen op LMIS-Gebaseerde malen met traditioneel LIEGT heeft kunnen geen engte creëren genoeg structuren en ook geleid tot significante schade aan de laag.

ORION® PLUS Oplossing

Biedt de ionenmicroscopie (HIM) van het Helium de capaciteit aan om zowel hoge precisie de het ionen machinaal bewerken als weergave van de sub-nanometerresolutie met hoge oppervlaktegevoeligheid uit te voeren die patronen te inspecteren in graphene worden gecreeerd. De nano-Linten kunnen machinaal bewerkte engte zijn genoeg om diep in het quantumbeperkingsregime te worden en ook zeer lange aspectverhoudingen te handhaven. De dosis aan molen door graphene is twee grootteordes hoger dan dat nodig voor een typisch beeld, zodat is het mogelijk aan niet-destructief beeld een graphene-gebaseerd systeem direct in de microscoop before and after het vormen. De Eenvoudige malenpatronen kunnen met ORION® PLUS softwareinterface worden tot stand gebracht; voor complexere strategieën, kan een generator van het lithografiepatroon controle van de straalleiding worden gegeven. Wij illustreren deze mogelijkheden hieronder door HEM te benadrukken onderzoek dat is uitgevoerd.

ORION® PLUS

De vervaardiging van het nano-Lint is uitgevoerd door Dr. Daniel Pickard bij de Nationale Universiteit van Singapore. Om toegang tot opgeschort te hebben graphene, werd een siliciumwafeltje met 300 NM van oppervlakteoxyde gebruikt, waarin een serie van 3 µm diameterrecessen was geëtst. De Grafiet plaatjes neer om laagdikte (d.w.z. graphene) uit te kiezen werden gedeponeerd door de afschilferingsmethode. De Optische interferentie werd gebruikt om de laagtelling te bepalen en in het bijzonder graphene gebieden te identificeren. Het Directe ionenstraal schrijven van de nano-linten werd verwezenlijkt door de heliumstraal, typisch bij de energie van de 30 keVstraal, met een Systeem van de Generatie van het Patroon te richten Nanometer (NPGS, van de Systemen van de Lithografie JC Nabity, Bozeman, Montana).

Figuur 1. Opgeschorte die nano-linten door helium ionenmalen worden gecreeerd. Linkerzijde: 20 NM breed. Recht: 10 NM breed.

Figuur 1 visualiseert het systeem en toont de resultaten van twee nano-lintfabrications. Het beeld is een top-down mening van één van de recessen in het substraat, met 1-3 lagen van graphene in dit geval wordt behandeld die. Op de linkerzijde is een 300 NM lang lint gecreeerd, met 220 NM van zijn die lengte over het reces wordt opgeschort. Zijn breedte was geprogrammeerd om 20 NM te zijn, die een opgeschorte aspectverhouding van 11:1 geven. De geprogrammeerde breedte is in overeenstemming met de volledige breedte bij half maximum van het grijze die niveau in het beeld wordt waargenomen. Het lint op het recht is 350 NM lang, met 240 opgeschorte NM. Zijn breedte is 10 NM, die een opgeschorte aspectverhouding van 24:1 geven. Zeer gemakshalve, kunnen de gecreeerde structuren imaged zijn met goed signaal door de zelfde die straal aan machine hen wordt gebruikt. Het sterke oppervlaktesignaal van de microscoop wordt bevestigd door de observatie dat het plaatje bij deze dikte bijna ondoorzichtig is. Het contrastniveau tussen het opgeschorte gedeelte van het lint en dat over het substraat is enkel 17%. Met de capaciteit om dergelijke lange structuren tot stand te brengen, is het mogelijk toen om een nano-lint tussen bron en afvoerkanaalcontacten te vormen om een functioneel testapparaat te maken.

Figuur 2. De vertegenwoordiging van het Beeldverhaal van de strategie van het nano-lintmalen.

De twee facetten van het proces om machinaal te bewerken zijn de ionen van de malenstrategie en dosis controle. Voor de malenstrategie werd het gevonden om kritiek te zijn om het even welke zijspanning op de linten tijdens hun vorming te minimaliseren. Het nano-lint wordt gevormd door de verwezenlijking van twee die groeven, in het beeldverhaal van Figuur 2 wordt geïllustreerd. De gekozen groefbreedte hangt van de breedte en de lengte van het lintontwerp maar af aan 5 NM breed neer aangetoond. Als één groef na voltooiing van andere wordt gemalen, de lintonderbrekingen. Daarom moet het malen te werk gaan door de volledige dosis op zich het verzetten van segmenten in elke groef toe te passen. Dan wordt de straal geleid aan de volgende plak. De orde wordt geïllustreerd door de numerieke etiketten in Figuur 2.

Figuur 3. Het Machinaal Bewerken van reeks voor de bepaling van ionendosis moest tot nano-linten leiden. Dosis door elke steekproef, in eenheden van 10 ions/cm18 wordt vermeld die2

.

Het tweede aspect van procesbeheersing is toegepaste dosis. Dit wordt experimenteel bepaald. Een dosisreeks wordt getoond in Figuur 3. Een reeks van lint „kammen wordt“ gemalen, elke kam bij een oplopend hogere dosis. In het cijfer, is de dosis (18 ×102 ions/cm) vermeld naast elke kam. In dit geval, wordt 2.79×1018 ions/cm2 vereist om de kam volledig te ontruimen. Deze structuur kan binnen onder 10 seconden worden tot stand gebracht.

Figuur 4. Een 5 NM breed die lint in opgeschort graphene met een 60:1aspectverhouding machinaal wordt bewerkt.

Zodra de het machinaal bewerken strategie wordt bepaald, kan de malenprecisie verder worden onderzocht. Figuur 4 toont een nanoribbon enkel 5 NM breed met een met deze methode gecreeerde aspectverhouding van 60:1. wegens met hoge weerstand van graphene, kunnen de complexere vormen eveneens worden tot stand gebracht.

Figuur 5. Een nano-lint machinaal om wordt bewerkt om breedte gestapt te hebben die.

In Figuur 5 is een lint met veranderlijke breedte vervaardigd. De segmenten dichtbij de eindmaatregel bij 20 NM, toen de breedtestappen - neer aan 10 NM en definitief aan 5 NM op het centrum. Dit maakt het aan machinestructuren mogelijk worden bepaald om verschillend gedrag uit te drukken dat. Als de richtlijn van graphene gekend is, kunnen de linten met of de „leunstoel“ of „zigzag“ richtlijn worden geproduceerd. De Apparaten om de verwezenlijking van quantumpunten zouden te onderzoeken door het hebben van een plaatselijk breed gebied in een smal lint kunnen worden gemaakt. Om Het Even Welke willekeurige structuur van het elektronenvervoer kan bij hoge snelheid, met hoge ruimteresolutie, en het aanbieden van directe inspectiemogelijkheden worden machinaal bewerkt. Terwijl deze toepassingsnota zich op opgeschort graphene concentreerde, is het malen ook aangetoond voor graphene direct op een substraat.

ORION® PLUS Mogelijkheden

De precisie ionenmalen van Nanometer, hoge ruimteresolutieweergave die ook oppervlaktedetail, gebruik van besmettingsvrije ionenspecies benadrukt; lithografische patroonhulpmiddel omzetting.

Toepassing

Het Vormen en de inspectie van graphenelagen met de eigenschappen van de nanometer-schaal voor direct-schrijven apparatenvervaardiging.

Bron: „Nano-Lint Graphene die in ORION® PLUS“ door Carl Zeiss Vormen

Voor meer informatie over deze bron, te bezoeken gelieve Carl Zeiss.

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

Last Update: 14. June 2013 01:16

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit