Mönstra och Kontroll av Graphene Nano-Band genom Att Använda Mikroskopet för Orion det Positiva HeliumJon från Carl Zeiss

Täckte Ämnen

Bakgrund
Utmaning
ORION®-PLUSLösning
ORION®-PLUSKapaciteter
Applikation

Bakgrund

Den tvådimensionella elektroniska rekvisitan av graphene framlägger det potentiellt för att det ska fungera, som en ledare, en transistor, en quantum pricker, ett molekylärt kopplar, eller andra apparater. Sedan graphene visar det svaga bandet ut ur plant, är ledningen i grunden tvådimensionell huruvida graphenen är i kontakten med en substrate eller inställd i fritt utrymme. Sidofångenskap av ledningsbanan är nödvändig beträffande att iscensätta dessa rekvisita. En potentiellt viktig fångenskap är den semiconducting nanoribbonen. Som bandbreddminskningarna nedanföra 20 nm, bandgapförhöjningarna ovanför den termiska energin för rumstemperatur, som öppnar transistorerna för dörren för tillverkning av med kick på-av strömförhållanden.

Utmaning

En metod är nödvändig att skapa band som är smala nog för att skapa den quantumfångenskapen avkastningar den önskade bandgapen. Det finns nackdelar, emellertid till många av de van vid teknikerna mönstra graphene in i nano-band. Motstå-Baserad lithography har endast visat bandskapelsen besegrar till några tio av nanometers i bredd. Detta processaa lämnar också rest på graphenen, som orsakar den för att skvalpa som kräver en extra lokalvård, kliver. Denna metod är inte livsduglig på fristående graphene, endera. Avläsande sondmetoder, erbjudande kick för stunder rumslig upplösning, är långsamma - och de också kan inte användas på fristående graphene. Jonmalning med traditionell LMIS-baserad FIB har inte varit kompetent att skapa smalt nog strukturerar och skapar också viktig skada till lagrar.

ORION®-PLUSLösning

Heliumjonmicroscopy (HIM) erbjuder kapaciteten att bära ut både kickprecisionjonen som bearbetar med maskin, och under-nanometeren upplösning som avbildar med kick, ytbehandlar känslighet för att kontrollera mönstrar skapat i graphene. Nano-Band kan vara bearbetat med maskin smalt nog som ska fås djupt in i quantumfångenskapstyret och som också underhålls mycket långa aspektförhållanden. Dosen som ska malas till och med graphene, är två beställer av storlek higher, än det som behövs för ett typisk, avbildar, så det är möjligheten som non-destructively avbildar ettbaserat system direkt i mikroskopet, innan och når det har mönstrat. Enkel malning mönstrar kan skapas med den POSITIVA programvaran för ORION® har kontakt; för mer komplex strategier mönstrar en lithography generatorn kan ge sig kontrollerar av strålastyrningen. Vi illustrerar dessa kapaciteter som är nedanföra, genom att markera HONOM forskning som har burits ut.

ORION®-PLUS

denBand fabriceringen har burits ut av Dr. Daniel Pickard på MedborgareUniversitetar av Singapore. Att ha ta fram till inställd graphene, användes ett silikonrån med 300 som nm av ytbehandlar oxiden, som hade etsats in i en samling av diametern för 3 µm tar paus. Graphitic platelets besegrar till singellagrartjocklek (dvs. graphene) sattes in av exfoliationmetoden. Optisk störning var van vid bestämmer lagrarräkningen och bestämt att identifiera grapheneområden. Rikta jonen strålar handstil av nano-banden var fulländat, genom att tilltala heliumet, strålar, på 30 keV strålar typisk energi, med en Nanometer Mönstrar UtvecklingsSystemet (NPGS, från LithographySystem för JC Nabity, Bozeman, Montana).

Figurera 1. Inställda nano-band som skapas av heliumjonmalning. Lämnat: breda 20 nm. Högert: breda 10 nm.

Figurera 1 visualiserar systemet och visar resultaten av två nano-band fabriceringar. Avbilda är enbesegra beskådar av en av tar paus i substraten som täckas i detta fall med 1-3 lagrar av graphene. På som lämnas ett långt band för 300 nm, har skapats, med 220 nm av dess längd inställd över ta paus. Dess bredd programmerades för att vara 20 nm som ger ett inställt aspektförhållande av 11:1. Den programmerade bredden är samstämmig med den fulla bredden på det halva maximat av det jämnt för grå färg som observeras i avbilda. Bandet på rätten är 350 nm long, med inställda 240 nm. Dess bredd är 10 nm som ger ett inställt aspektförhållande av 24:1. Mycket lämpligt, strukturerar skapat kan avbildas med goda signalerar vid samma strålar van vid bearbetar med maskin dem. De starka ytbehandlar signalerar från mikroskopet bekräftas av observationen att plateleten är nästan täckande på denna tjocklek. Kontrasten som är jämn mellan inställd, portionr av bandet, och det över substraten är precis 17%. Med kapaciteten att skapa sådan långt strukturerar, är det möjligheten därefter som mönstrar ettband mellan källan, och avrinningen kontaktar för att göra ett funktionellt att testa apparaten.

Figurera 2. Tecknad filmframställning av denband malningstrategin.

Tvåna fasetterar av det processaa för att bearbeta med maskin är jonmalningstrategin, och dosen kontrollerar. För malningstrategin fanns den för att vara kritisk att minimera någon sidospänning på banden under deras bildande. Nano-bandet bildas av skapelsen av två springor som illustreras i tecknad film av Figure 2. Den valda springabredden beror på bredden och längden av banddesignen men har visats besegrar till 5 nm sned boll. Om en springa malas efter avslutning av annan, bryter bandet. Därför måste malningen fortsätta, genom att applicera den hela dosen till att motsätta, segmenterar i varje springa. Därefter riktas stråla till den nästa skivan. Beställa illustreras av de numeriska etiketterna Figurerar in 2.

Figurera 3. När du Bearbetar med Maskin serien för beslutsamheten av jondosen behövde att skapa nano-band. Dosen som indikeras av varje, tar prov, i enheter av 1018 ions/cm2

.

Understödjaaspekten av processaa kontrollerar är den applicerade dosen. Detta är beslutsamt försöksvis. En dosserie visas in Figurerar 3. En uppsättning av bandet ”hårkammar” malas, varje hårkam på en gradvist högre dos. I figurera indikeras dosen (18 ×102 ions/cm) bredvid varje hårkam. I detta fall krävs18 2.79×102 ions/cm för att göra klar hårkammen fullständigt. Detta strukturerar kan skapas in under 10 understöder.

Figurera 4. Ett brett band för 5 som nm bearbetas med maskin i inställd graphene med ett 60:1aspektförhållande.

När den bearbeta med maskin strategin definieras, kan malningprecisionen vidare undersökas. Figurera 4 shows som en sned boll för nanoribbon precis 5 nm med ett aspektförhållande av 60:1 skapade vid denna metod. Tack vare kicken - styrka av graphene, mer komplex formar kan skapas som väl.

Figurera 5. Ettband som bearbetas med maskin för att ha klivit bredd.

I Figurera 5 som ett band med variabelbredd har fabricerats. Segmenterar nära avsluta mäter på 20 nm, då kliver bredden - besegra till 10 nm och slutligen till 5 nm på centrera. Detta gör det möjlighet för att bearbeta med maskin strukturerar definierat till uttryckliga olika uppföranden. Om riktningen av graphenen är bekant, kan band med endera ”den fåtölj-” eller ”sicksack” riktningen produceras. Apparater för att forska skapelsen av quantumen pricker kunde göras genom att ha ett lokalt brett område i ett smalt band. Någon godtycklig elektrontransport strukturerar kan bearbetas med maskin på den hög hastigheten, med rumslig upplösning för kick och erbjudande omgående kontrollkapaciteter. Fördriva denna applikation noterar fokuserat på inställd graphene som mal har också visats för graphene direkt på en substrate.

ORION®-PLUSKapaciteter

Malning för Nanometerprecisionjonen, avbilda för upplösning för kick rumsligt, som betonar också, ytbehandlar specificerar, bruk av non-förorenande art för en jon; lithographic mönstra bearbetar att ha kontakt.

Applikation

att Mönstra och kontroll av graphenelagrar med fjäll för nanometeren presenterar för rikta-skriver apparatfabricering.

Källa: ”Graphene Nano-Band som Mönstrar i ORION®-PLUSEN” vid Carl Zeiss

Behaga besök Carl Zeiss För mer information på denna källa.

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

Last Update: 14. June 2013 01:59

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit