Graphene 纳诺丝带的仿造和检验使用猎户星座的加上氦气从卡尔蔡司的离子显微镜

包括的事宜

背景
挑战
ORION® 加上解决方法
ORION® 加上功能
应用

背景

graphene 二维电子属性存在它的潜在对功能作为导体、晶体管、数量小点、分子切换,或者其他设备。 因为 graphene 显示弱的捆绑在飞机外面,传导根本二维 graphene 是否是与基体联系或被暂停在空位。 传导路径的侧向分娩是必要设计这些属性。 一可能地重要分娩是半导体的 nanoribbon。 当丝带宽度减少在 20 毫微米以下, bandgap 在室温热能上增加,打开晶体管生产的门以高开-关现行比率。

挑战

方法是需要的创建足够丝带狭窄创建产生期望 bandgap 的数量分娩。 有缺点,然而,对用于的许多技术仿造 graphene 到纳诺丝带。 基于抵抗的石版印刷给一些十倍在宽度的毫微米只展示了丝带创建下来。 此进程在 graphene 也留下造成它起波纹的残滓,要求一个额外的清洁步骤。 此方法不是可行的在独立 graphene。 浏览的探测方法,当提供高空间分辨率时,是慢的 -,并且他们在独立 graphene 不可能也使用。 碾碎与传统基于 LMIS 的小谎的离子未能创建狭窄足够的结构并且不创建对层的重大的故障。

ORION® 加上解决方法

氦气离子显微学 (HIM)提供这个能力执行高精度离子用机器制造和子毫微米解决方法想象以高表面区分为了检查在 graphene 创建的模式。 纳诺丝带可以是进入深深数量分娩政权并且维护非常长的长宽比的足够用机器制造的狭窄。 对磨房的剂量通过 graphene 高于为一个典型的图象需要的那是二个数量级,因此是可能的对非破坏性图象每基于 graphene 的系统直接地在显微镜在仿造前后。 简单的碾碎的模式可以用 ORION® 创建加上软件界面; 对更加复杂的方法,可以产生石版印刷模式生成程序光束控制的控制。 我们通过显示他说明下面这些功能进行了的研究。

ORION® 加上

纳诺丝带制造由丹尼尔 Pickard 博士新加坡国家大学的执行了。 要得以进入对被暂停的 graphene 的,与 300 毫微米的一个硅片表面氧化物使用,被铭刻了 3 个 µm 直径凹进处。 石墨的血小板下来对单层厚度 (即 graphene) 用剥落方法存款。 光学干涉用于确定层计数和特别地识别 graphene 区。 纳诺丝带的直接离子束文字通过解决氦气射线完成,典型地在 30 keV 射线能源,与毫微米模式生成系统 (NPGS,从 JC Nabity 石版印刷系统, Bozeman,蒙大拿)。

图 1. 暂停了氦气离子碾碎创建的纳诺丝带。 左: 20 毫微米宽。 权利: 10 毫微米宽。

图 1 形象化这个系统并且显示二纳诺丝带制造的结果。 这个图象是一张自顶向下视图其中一个在这个基体的凹进处,用 graphene 1-3 块层在这种情况下包括。 在左边 300 毫微米长丝带用 220 毫微米创建了,其长度被暂停在凹进处。 其宽度被编程是 20 毫微米,产生被暂停的长宽比 11 :1. 这个被编程的宽度是与全宽一致在这个图象观察的灰级的半最大数量。 在右边的丝带长是 350 毫微米,当 240 毫微米被暂停。 其宽度是 10 毫微米,产生被暂停的长宽比 24 :1. 非常便利地,被创建的结构可以是印象的与好信号由用于的同一条射线用机器制造他们。 从显微镜的严格的表面信号由观察确认血小板是几乎不透明的在此厚度。 在这条丝带的被暂停的部分和那之间的对比级别在这个基体是 17%。 以这个能力创建这样长的结构,然后仿造在来源之间的一条纳诺丝带是可能的,并且流失接触做一个功能测试设备。

图 2. 纳诺丝带碾碎的方法的动画片表示。

进程的二个小平面用机器制造的是离子碾碎的方法和剂量控制。 对于这个碾碎的方法在他们的形成时使在丝带的所有侧向重点减到最小发现重要的。 这条纳诺丝带由二槽的创建形成,说明在动画片图 2。 选择的割缝宽度取决于丝带设计的宽度和长度,但是宽被展示了下来到 5 毫微米。 如果一槽被碾碎在完成其他后,这条丝带中断。 所以碾碎必须通过应用整个剂量进行于在每槽的反对的细分市场。 然后这条射线处理对下片式。 命令由数字标签在表 2. 说明。

图 3. 离子剂量的确定的用机器制造的串联需要创建纳诺丝带。 每个范例表示的剂量,在 10 个 ions/cm 部件18 2

.

第二方面的程序控制是应用的剂量。 实验确定这。 剂量串联在表 3. 显示。 一套丝带 “梳子”被碾碎,在递增大剂量的每把梳子。 在图,剂量 (×1018 ions/cm2) 在每把梳子旁边指示。 在这种情况下,18 要求2 2.79×10 ions/cm 完全地清除梳子。 此结构可以被创建在 10 秒以下。

图 4。 在被暂停的 graphene 用机器制造的 5 毫微米宽丝带以 60:1 长宽比。

一旦用机器制造的方法被定义,这个碾碎的精确度可以进一步测试。 图 4 宽显示 nanoribbon 5 毫微米与以这个方法被创建的 60:1 长宽比。 由于高强度 graphene,更加复杂的形状可以被创建。

图 5。 用机器制造的纳诺丝带有跨步的宽度。

在表 5 与可变的宽度的一条丝带被制造了。 在这个末端附近的细分市场评定在 20 毫微米,然后这个宽度退出到 10 毫微米和终于到 5 毫微米在这个中心。 这使成为可能用机器制造被定义的结构表示不同的工作情况。 如果 graphene 的取向知道,与 “扶手椅子”或 “之字形”取向的丝带可以被生产。 研究的数量小点的创建设备能由有做局部广域在一条缩小的丝带。 所有任意电子运输结构可以高速用机器制造,以高空间分辨率和提供的立即检验功能。 当此应用注解着重被暂停的 graphene 时,碾碎为 graphene 也被展示了直接地在基体。

ORION® 加上功能

毫微米碾碎精确度的离子,也强调表面详细资料的高空间分辨率想象,对一个非沾染的离子种类的使用; 平版印刷模式工具连接。

应用

graphene 层的仿造和检验与毫微米的称功能为直接写设备制造。

来源: “仿造在 ORION® 的 Graphene 纳诺丝带加上”卡尔蔡司

关于此来源的更多信息,请拜访卡尔蔡司

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

Last Update: 14. June 2013 01:09

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