Modelação e Inspecção de Nano-Fitas de Graphene Usando Orion Mais o Microscópio de Íon do Hélio de Carl Zeiss

Assuntos Cobertos

Fundo
Desafio
ORION® MAIS a Solução
ORION® MAIS Capacidades
Aplicação

Fundo

As propriedades eletrônicas bidimensionais do graphene apresentam o potencial para ele à função como um condutor, um transistor, um ponto do quantum, um interruptor molecular, ou outros dispositivos. Desde Que o graphene mostra o emperramento fraco fora do plano, a condução é essencialmente bidimensional se o graphene é em contacto com uma carcaça ou está suspendido no espaço livre. O confinamento Lateral do trajecto da condução é necessário para projectar estas propriedades. Um confinamento potencial importante é o nanoribbon semiconducting. Enquanto a largura da fita diminui abaixo de 20 nanômetro, o bandgap aumenta acima da energia térmica da temperatura ambiente, que abre a porta para a produção de transistor com elevação -fora em relações actuais.

Desafio

Um método é necessário criar o estreito das fitas bastante para criar o confinamento do quantum que rende o bandgap desejado. Há uns inconvenientes, contudo, a muitas das técnicas usadas para modelar o graphene em nano-fitas. a litografia Resistir-Baseada demonstrou somente a criação da fita para baixo a alguns dez dos nanômetros na largura. Este processo igualmente deixa os resíduos no graphene que o causam à ondinha, exigindo uma etapa extra da limpeza. Este método não é viável no graphene autônomo, qualquer um. Os métodos de Varredura da ponta de prova, ao oferecer a definição espacial alta, são lentos - e igualmente não podem ser usados no graphene autônomo. O Íon que mmói com FIB LMIS-baseado tradicional não pôde criar o estreito bastante estruturas e igualmente não cria dano significativo à camada.

ORION® MAIS a Solução

A microscopia do íon do Hélio (HIM) oferece a capacidade para realizar fazer à máquina do íon da elevada precisão e a imagem lactente da definição de secundário-nanômetro com sensibilidade da superfície da elevação a fim inspeccionar os testes padrões criados no graphene. as Nano-Fitas podem ser estreito feito à máquina bastante a obter profundamente no regime do confinamento do quantum e para manter igualmente prolongamentos muito longos. A dose ao moinho através do graphene é dois ordens de grandeza mais altamente do que aquele necessário para uma imagem típica, assim que é possível non-destructively à imagem um o sistema graphene-baseado directamente no microscópio antes e depois da modelação. Os testes padrões de trituração Simples podem ser criados com o ORION® MAIS a relação de software; para umas estratégias mais complexas, um gerador de teste padrão da litografia pode ser dado o controle da direcção de feixe. Nós ilustramos estas capacidades abaixo destacando O a pesquisa que foi realizada.

ORION® MAIS

a fabricação da Nano-Fita foi realizada pelo Dr. Daniel Pickard na Universidade Nacional de Singapura. Para ter o acesso ao graphene suspendido, uma bolacha de silicone com 300 o nanômetro do óxido de superfície foi utilizada, em que tinha sido gravada uma disposição de 3 rebaixos do diâmetro do µm. As plaqueta Graphitic para baixo para escolher a espessura da camada (isto é graphene) foram depositadas pelo método da esfoliação. A interferência Óptica foi usada para determinar a contagem da camada e para identificar particularmente áreas do graphene. A escrita Directa do feixe de íon das nano-fitas foi realizada endereçando o feixe do hélio, tipicamente na energia do feixe de 30 keV, com um Sistema da Geração do Teste Padrão do Nanômetro (NPGS, dos Sistemas da Litografia de JC Nabity, Bozeman, Montana).

Figura 1. Suspendeu as nano-fitas criadas pela trituração do íon do hélio. Esquerda: 20 nanômetro largos. Direito: 10 nanômetro largos.

Figura 1 visualiza o sistema e mostra os resultados de duas fabricações da nano-fita. A imagem é uma vista invertido de um dos rebaixos na carcaça, coberto neste caso com as 1-3 camadas de graphene. À Esquerda uma fita longa de 300 nanômetro foi criada, com o 220 nanômetro de seu comprimento suspendido sobre o rebaixo. Sua largura foi programada para ser 20 nanômetro, dando um prolongamento suspendido de 11: 1. A largura programada é de acordo com a largura completa no meio máximo do nível cinzento observado na imagem. A fita à direita é 350 nanômetro por muito tempo, com os 240 nanômetro suspendidos. Sua largura é 10 nanômetro, dando um prolongamento suspendido de 24: 1. Muito convenientemente, as estruturas criadas podem ser imaged com bom sinal pelo mesmo feixe usado para fazê-los à máquina. O sinal de superfície forte do microscópio é confirmado pela observação que a plaqueta é quase opaca nesta espessura. O nível do contraste entre a parcela suspendida da fita e aquela sobre a carcaça é apenas 17%. Com a capacidade para criar tais estruturas longas, é possível então modelar uma nano-fita entre a fonte e o dreno contacta para fazer um dispositivo do teste funcional.

Figura 2. representação dos Desenhos Animados da estratégia de trituração da nano-fita.

As duas facetas do processo para fazer à máquina são o controle de trituração da estratégia e da dose do íon. Para a estratégia de trituração encontrou-se para ser crítico minimizar todo o esforço lateral nas fitas durante sua formação. A nano-fita é formada pela criação de dois entalhes, ilustrada nos desenhos animados de Figura 2. A largura de entalhe escolhida depende da largura e do comprimento do projecto da fita mas foi demonstrada para baixo a 5 nanômetro largamente. Se um entalhe está sendo mmoído após conclusão do outro, a fita quebra. Conseqüentemente a trituração deve continuar aplicando a dose inteira aos segmentos de oposição em cada entalhe. O feixe é dirigido Então à fatia seguinte. O pedido é ilustrado pelas etiquetas numéricas em Figura 2.

A Figura 3. série Fazendo À Máquina para a determinação do íon dosa necessário para criar nano-fitas. Dose indicada por cada amostra, nas unidades de 1018 ions/cm2

.

O segundo aspecto de controle de processos é dose aplicada. Isto é determinado experimental. Uma série da dose é mostrada em Figura 3. Um grupo de fita “pentes” é mmoído, cada pente em uma dose incremental mais alta. Na figura, a dose (×1018 ions/cm2) é indicada ao lado de cada pente. Neste caso, 2.79×1018 ions/cm2 é exigido para cancelar completamente o pente. Esta estrutura pode ser criada dentro sob 10 segundos.

Figura 4. Uma fita larga de 5 nanômetro feita à máquina no graphene suspendido com um prolongamento do 60:1.

Uma Vez Que a estratégia fazendo à máquina é definida, a precisão de trituração pode mais ser explorada. Figura 4 mostra a um nanoribbon apenas 5 o nanômetro largamente com um prolongamento do 60:1 criado através deste método. Devido ao de grande resistência do graphene, umas formas mais complexas podem ser criadas também.

Figura 5. Uma nano-fita feita à máquina para ter a largura pisada.

Em Figura 5 uma fita com largura variável foi fabricada. Os segmentos perto da extremidade medem em 20 nanômetro, então as etapas da largura - para baixo a 10 nanômetro e finalmente a 5 nanômetro no centro. Isto torna possível fazer à máquina as estruturas definidas para expressar comportamentos diferentes. Se a orientação do graphene é sabida, as fitas com a orientação da “poltrona” ou do “ziguezague” podem ser produzidas. Os Dispositivos para pesquisar a criação de pontos do quantum podiam ser feitos tendo localmente uma vasta área em uma fita estreita. Toda A estrutura arbitrária do transporte do elétron pode ser feita à máquina na alta velocidade, com definição espacial alta, e em capacidades imediatas de oferecimento da inspecção. Quando esta nota de aplicação se centrou sobre o graphene suspendido, mmoer foi demonstrada igualmente para o graphene directamente em uma carcaça.

ORION® MAIS Capacidades

Íon que mmói, imagem lactente alta que igualmente sublinha o detalhe de superfície, uso da precisão do Nanômetro da definição espacial de uma espécie isenta de contaminadores do íon; conexão litográfico da ferramenta do teste padrão.

Aplicação

A Modelação e a inspecção de camadas do graphene com nanômetro escalam características para directo-escrevem a fabricação do dispositivo.

Source: De “Nano-Fita Graphene que Modela no ORION® MAIS” por Carl Zeiss

Para obter mais informações sobre desta fonte, visite por favor Carl Zeiss.

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

Last Update: 14. June 2013 01:48

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit