Graphene 納諾絲帶的仿造和檢驗使用獵戶星座的加上氦氣從卡爾蔡司的離子顯微鏡

包括的事宜

背景
挑戰
ORION® 加上解決方法
ORION® 加上功能
應用

背景

graphene 二維電子屬性存在它的潛在對功能作為導體、晶體管、數量小點、分子切換,或者其他設備。 因為 graphene 顯示弱的捆綁在飛機外面,傳導根本二維 graphene 是否是與基體聯繫或被暫停在空位。 傳導路徑的側向分娩是必要設計這些屬性。 一可能地重要分娩是半導體的 nanoribbon。 當絲帶寬度減少在 20 毫微米以下, bandgap 在室溫熱能上增加,打開晶體管生產的門以高開-關現行比率。

挑戰

方法是需要的創建足够絲帶狹窄創建產生期望 bandgap 的數量分娩。 有缺點,然而,對用於的許多技術仿造 graphene 到納諾絲帶。 基於抵抗的石版印刷給一些十倍在寬度的毫微米只展示了絲帶創建下來。 此進程在 graphene 也留下造成它起波紋的殘滓,要求一個額外的清潔步驟。 此方法不是可行的在獨立 graphene。 瀏覽的探測方法,當提供高空間分辨率時,是慢的 -,并且他們在獨立 graphene 不可能也使用。 碾碎與傳統基於 LMIS 的小謊的離子未能創建狹窄足够的結構並且不創建對層的重大的故障。

ORION® 加上解決方法

氦氣離子顯微學 (HIM)提供這個能力執行高精度離子用機器製造和子毫微米解決方法想像以高表面區分為了檢查在 graphene 創建的模式。 納諾絲帶可以是進入深深數量分娩政權並且維護非常長的長寬比的足够用機器製造的狹窄。 對磨房的劑量通過 graphene 高於為一個典型的圖像需要的那是二個數量級,因此是可能的對非破壞性圖像每基於 graphene 的系統直接地在顯微鏡在仿造前後。 簡單的碾碎的模式可以用 ORION® 創建加上軟件界面; 对更加複雜的方法,可以產生石版印刷模式生成程序光束控制的控制。 我們通過顯示他說明下面這些功能進行了的研究。

ORION® 加上

納諾絲帶製造由丹尼爾 Pickard 博士新加坡國家大學的執行了。 要得以進入對被暫停的 graphene 的,與 300 毫微米的一個硅片表面氧化物使用,被銘刻了 3 個 µm 直徑凹進處。 石墨的血小板下來對單層厚度 (即 graphene) 用剝落方法存款。 光學干涉用於確定層計數和特別地識別 graphene 區。 納諾絲帶的直接離子束文字通過解決氦氣射線完成,典型地在 30 keV 射線能源,與毫微米模式生成系統 (NPGS,從 JC Nabity 石版印刷系統, Bozeman,蒙大拿)。

圖 1. 暫停了氦氣離子碾碎創建的納諾絲帶。 左: 20 毫微米寬。 權利: 10 毫微米寬。

圖 1 形象化這個系統并且顯示二納諾絲帶製造的結果。 這個圖像是一張自頂向下視圖其中一個在這個基體的凹進處,用 graphene 1-3 塊層在這種情況下包括。 在左邊 300 毫微米長絲帶用 220 毫微米創建了,其長度被暫停在凹進處。 其寬度被編程是 20 毫微米,產生被暫停的長寬比 11 :1. 這個被編程的寬度是與全寬一致在這個圖像觀察的灰級的半最大數量。 在右邊的絲帶長是 350 毫微米,当 240 毫微米被暫停。 其寬度是 10 毫微米,產生被暫停的長寬比 24 :1. 非常便利地,被創建的結構可以是印象的與好信號由用於的同一條射線用機器製造他們。 從顯微鏡的嚴格的表面信號由觀察確認血小板是幾乎不透明的在此厚度。 在這條絲帶的被暫停的部分和那之間的對比級別在這個基體是 17%。 以這個能力創建這樣長的結構,然後仿造在來源之間的一條納諾絲帶是可能的,并且流失接觸做一個功能測試設備。

圖 2. 納諾絲帶碾碎的方法的動畫片表示。

進程的二個小平面用機器製造的是離子碾碎的方法和劑量控制。 對於這個碾碎的方法在他們的形成時使在絲帶的所有側向重點減到最小發現重要的。 這條納諾絲帶由二槽的創建形成,說明在動畫片圖 2。 選擇的割縫寬度取決於絲帶設計的寬度和長度,但是寬被展示了下來到 5 毫微米。 如果一槽被碾碎在完成其他後,這條絲帶中斷。 所以碾碎必須通過應用整個劑量進行於在每槽的反對的細分市場。 然後這條射線處理對下片式。 命令由數字標籤在表 2. 說明。

圖 3. 離子劑量的確定的用機器製造的串聯需要創建納諾絲帶。 每個範例表示的劑量,在 10 个 ions/cm 部件18 2

.

第二方面的程序控制是應用的劑量。 實驗確定這。 劑量串聯在表 3. 顯示。 一套絲帶 「梳子」被碾碎,在遞增大劑量的每把梳子。 在圖,劑量 (×1018 ions/cm2) 在每把梳子旁邊指示。 在這種情況下,18 要求2 2.79×10 ions/cm 完全地清除梳子。 此結構可以被創建在 10 秒以下。

圖 4。 在被暫停的 graphene 用機器製造的 5 毫微米寬絲帶以 60:1 長寬比。

一旦用機器製造的方法被定義,這個碾碎的精確度可以進一步測試。 圖 4 寬顯示 nanoribbon 5 毫微米與以這個方法被創建的 60:1 長寬比。 由於高強度 graphene,更加複雜的形狀可以被創建。

圖 5。 用機器製造的納諾絲帶有跨步的寬度。

在表 5 與可變的寬度的一條絲帶被製造了。 在這個末端附近的細分市場評定在 20 毫微米,然後這個寬度退出到 10 毫微米和終於到 5 毫微米在這個中心。 這使成為可能用機器製造被定義的結構表示不同的工作情況。 如果 graphene 的取向知道,與 「扶手椅子」或 「之字形」取向的絲帶可以被生產。 研究的數量小點的創建設備能由有做局部廣域在一條縮小的絲帶。 所有任意電子運輸結構可以高速用機器製造,以高空間分辨率和提供的立即檢驗功能。 當此應用註解著重被暫停的 graphene 時,碾碎為 graphene 也被展示了直接地在基體。

ORION® 加上功能

毫微米碾碎精確度的離子,也強調表面詳細資料的高空間分辨率想像,對一個非沾染的離子種類的使用; 平版印刷模式工具連接。

應用

graphene 層的仿造和檢驗與毫微米的稱功能為直接寫設備製造。

來源: 「仿造在 ORION® 的 Graphene 納諾絲帶加上」卡爾蔡司

關於此來源的更多信息,请請拜訪卡爾蔡司

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

Last Update: 14. June 2013 01:12

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit