Nano-Poro Que Friesa Usando El ORION® MÁS el Microscopio de Ión del Helio de Carl Zeiss

Temas Revestidos

Aplicaciones de los Poros de Nanosized
Características de Nanoscale de la Fabricación y de la Proyección De Imagen Usando Haz de Ión de Focusd
Limitaciones del Haz de Ión de Focusd
Microscopio de Ión del Helio y Antena de la Talla del Sub-Nanómetro
Crear Nano-Poros Usando los Microscopios de Ión del Helio
Aplicación
ORION® MÁS Capacidades

Aplicaciones de los Poros de Nanosized

Los Poros o los vias con talla de un solo digito del nanómetro son necesarios para la realización de muchas aplicaciones. Éstos incluyen:

  • Sensores Químicos, tales como detectores superficiales localizados de la resonancia (LSPR) del plasmón, que requieren las características que detectan tener una talla el acercarse del de las mitades medidas
  • DNA que ordena vía la electroforesis, que requiere las membranas que aíslan con un diámetro cerca del de la molécula de la DNA
  • Filtración y análisis de la Biomolécula, que requiere matrices del nano-poro con la producción total tamaño pequeño con todo suficientemente alta
  • Olografía de la Radiografía, para la cual las pequeñas aperturas, las ranuras, u otras aperturas de la difracción son necesarias producir un frente de onda de la referencia

Las aplicaciones requieren a menudo los poros tener una alta relación de aspecto de 10: 1 o más. Así es deseable tener un método para hacer los dispositivos del prototipo o de la investigación con la alta precisión que labra a máquina y la adaptabilidad que modela.

Características de Nanoscale de la Fabricación y de la Proyección De Imagen Usando Haz de Ión de Focusd

Los haces de partícula Cargada son las herramientas más flexibles para las características de la fabricación y de la proyección de imagen en la nano-escala. Hay límites físicos a la capacidad de los haces de partícula cargada de crear las características requeridas para las aplicaciones arriba. El método más común usado hoy es el haz de ión enfocado (FIB), sobre la base de la fuente de ión líquida del metal del galio (GA LMIS).

Limitaciones del Haz de Ión de Focusd

Este método se limita en él capacidad de trabajar en la escala de la talla del interés, sin embargo. Una razón de esto es la talla de mancha más grande, típicamente 3-7 nanómetro, que caracteriza un haz de la BOLA. Además de la mancha central del haz, la extensión grande de la energía del LMIS (eV 5) lleva a las aberraciones que ponen la corriente importante del ión en una cola extendida del haz. Esta cola hace características labradas a máquina llegar a ser mucho más grandes que esto mientras que se hacen más profundas. Esto es una limitación inherente.

El Cuadro 1 ilustra el efecto de estas colas del haz de LMIS sobre la precisión que labra a máquina, mostrando un conjunto de manchas Bola-fresadas en una hoja metálica de oro gruesa de 100 nanómetro. Fresando fue realizado por el unblanking el haz en varias manchas, para diversos periodos de tiempo. Incluso para el aplicado más de poca monta (20 milisegundos), la característica creada está más de 20 nanómetro a través, y el nivel gris no-cero dentro del agujero en esta imagen de SEM indica que no pasó con el espesor entero de la hoja metálica. Incluso para un molino de la mancha de 80 milisegundos, vía no penetra la meta totalmente. En 1 vez que labra a máquina del sec, un cartucho 50 nanómetro vía aparece haber sido creado.

El Otro tema con GA-BOLA es el daño causado por el haz a las membranas. Trabajo Reciente por Gierak en fresar del graphene revelador que la membrana libre del graphene se encrespó dramáticamente cerca de donde el haz de la BOLA había sido aplicado. (200 keV) un haz electrónico enfocado de alto voltaje, tal como hacia adentro un VÁSTAGO, se puede también utilizar para crear vias en ciertos materiales vía pistoneo-en efectos, pero el proceso es lento y limitado en opciones materiales.

El Cuadro 1. BOLA fresó manchas en una hoja metálica de oro. Los Resultados son reflejados por SEM.

Microscopio de Ión del Helio y Antena de la Talla del Sub-Nanómetro

El microscopio de ión del helio (HIM) produce una antena sub de la talla del nanómetro con un ión de la masa inferior. El haz tiene un perfil espacial apretado debido a su energía inferior extendida (1 eV) y a un pequeño ángulo de la convergencia, que reducen aberraciones. El tipo del chisporroteo es más inferior que para un haz del galio, pero éste significa inversamente que las acciones recíprocas de la muestra no extienden el haz como rápidamente. Las acciones Por Lo Tanto del chisporroteo son mucho más probables ocurrir cerca del eje del haz. Damos en esta nota un ejemplo concreto de este proceso, sobre la base de la aplicación de crear vias del nmscale en 100 capas gruesas del oro del nanómetro, con el objetivo final de crear un detector de LSPR, según lo introducido arriba.

Crear Nano-Poros Usando los Microscopios de Ión del Helio

Vias se puede crear con ÉL por el chisporroteo directo del oro. Emita las condiciones que pueden crear con éxito estos vias se dan en el Cuadro 1. Vias hacia abajo a 8 que el nanómetro de diámetro se puede crear de este modo. Si el haz se estaciona en una mancha en vez de explorado, 5 nanómetro vía es posibles. El Cuadro 2 da una indicación de la precisión que labra a máquina. Vía fidelidad de la dimensión de una variable es caracterizado en este caso por la cantidad de redondeo de las esquinas y de los ángulos del flanco. El redondeo de la esquina, medido por el radio de curvatura en las cuatro esquinas, es aproximadamente 5 nanómetro. El flanco medido pesca el rango con caña a partir del 88 - 90º. Estos valores excelentes permiten labrar a máquina exacto de las características demasiado pequeñas ser obtenidos por BOLA tradicional. El tiempo requerido para las necesidades fresadas del ión una cierta explicación. Para fresar en una película policristalina del Au, el tipo fresado puede depender de la orientación del grano de la mancha vía donde se está colocando. Esto se ve en la Figura 2a, donde el labrar a máquina en el borde correcto del área programada del retículo fue impedido por un grano grande. Así solamente una regla empírica general puede ser determinada. la Re-Deposición del dorso del oro sobre los flancos aumenta la dosis requerida para las altas características de la relación de aspecto. La regla empírica por tiempo que labra a máquina con 100 capas gruesas del oro del nanómetro bajo condiciones del Cuadro 1 es que a vía de ancho de x nanómetro requerirá segundos de x para fresar. Así, 5 nanómetro vía se crea en 5 segundos. Para un más material uniforme, los resultados serán favorables a un mando de proceso más apretado.

Cuadro 2. vias Cuadrados que son creados en Au grueso de 100 nanómetro. La Talla en a) es 100 nanómetro, talla en b) es 50 nanómetro.

Configuraciones del Cuadro 1. para fresar nano-vias en Au con ÉL

Parámetro El Fijar
Energía del Haz 35 keV
Corriente del Haz 1 PA
Distancia de Funcionamiento 5,0 milímetros
Tipo de la Exploración Retículo
Densidad del Pixel 256 × 256
Tiempo de Intervalo 1 µsec
Hora de fresar 1 width* del sec/nanómetro

el tiempo *Milling es aproximado, considera el texto.

Una nota final sobre la punto final del proceso fresado es necesaria. Es muy difícil determinar la punto final para a vía con una relación de aspecto del alto, porque la señal del electrón secundario de la parte inferior de tal característica es demasiado débil. Dos métodos se describen aquí para realizar esta tarea. El primer es el examen de los cortes transversales de los vias. Desde cortar a través un sub-10 nanómetro vía es poco práctico, un método es crear la superficie vertical del corte transversal primero, y coloca vía los cortes cerca que hacen frente. Esto es aplicable a las muestras de la película fina y se ilustra en el Cuadro 3. Un molino en una pasada se ejecuta para crear un hueco de la observación con una superficie inferior y vertical vertida (la superficie superior en la Fig. 3a). Los vias se forman Posteriormente cerca del borde de la superficie vertical para el examen (Fig. 3b). Esto puede dar una vista rápida del proceso fresado. No es suficiente en sus el propio para las mediciones cuantitativas, puesto que el camino lateral del escape para los átomos chisporroteados puede alterar la dinámica del chisporroteo. Otro método es aplicable para caracterizar vias en membranas. La solución es simple revisar la parte delantera, después mover de un tirón la muestra encima y para revisar la parte trasera. Este examen es posible porque el rendimiento del chisporroteo es bajo bastante que una alta imagen de la magnificación se puede tomar usando el mismo haz vía el cual creó. Esto requiere que algunas características de la inscripción estén disponibles para navegar a la misma área a ambos lados de la membrana. El Cuadro 4 muestra la opinión de la parte trasera de una membrana gruesa de 100 nanómetro cuál había sido sujetado a fresar. (La Nota que el método del despegue usado para crear esta membrana creó una morfología compleja de la cara trasera, solamente los vias salió en las áreas planas.) Algunos vias más pequeños (flechas) salieron en áreas aumentadas. Con alta proyección de imagen de la magnificación en ÉL, la parte superior y la parte inferior vía aperturas se pueden comparar para determinar el rendimiento del chisporroteo o vía perfiles.

Cuadro método de 3. Cortes transversales para determinar punto final fresada. a) creación de la superficie seccionada transversalmente, b) el labrar a máquina de los vias (de arriba hacia abajo, inserción) y observación respecto a muestra inclinada.

Cuadro 4. vista lateral de la Salida de vias en membrana del Au.

Por supuesto el examen en VÁSTAGO o TEM es posible también, y es útil para controlar los vias más pequeños en muestras de la membrana. Como un ejemplo, los micrográfos brillantes del ión del helio de la transmisión del campo (una técnica experimental) se muestran en el Cuadro 5. Vias hacia abajo a 20 que el nanómetro en Au todavía conserva una dimensión de una variable básicamente cuadrada. debajo de eso se redondean, constante con los 5 radios del nanómetro de precisión que labra a máquina de la curvatura. Las muestras de la Membrana se pueden también utilizar en curso de recetas que se convierten para fresar las películas finas, permitir el examen de la entrada y de la salida del vía y proporcionar a la dirección para los requisitos del tiempo fresado, puesto que es más fácil evaluar con S/TEM.

Cuadro verificación del Tiempo Real de 5. de la punto final por proyección de imagen de la transmisión. Real (programado) vía anchos, en el nanómetro: a) 20 ± 3 (20) nanómetro, b) 8 ± 1 (5) nanómetro, c) 5,2 ± 0,5 (modo de la mancha).

Aplicación

Fabricación del Dispositivo que requiere la creación de poros o de vias con dimensiones críticas menos de 10 nanómetros.

ORION® MÁS Capacidades

Ión que friesa, alta proyección de imagen que también acentúa al detalle superficial, uso de la precisión del Nanómetro de la resolución espacial de una especie no contaminante del ión; interconexión litográfica de la herramienta del modelo.

Fuente: “Nano-Poro Que Friesa con el Microscopio de Ión del Helio” por Carl Zeiss

Para más información sobre esta fuente, visite por favor a Carl Zeiss.

Date Added: Nov 17, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:44

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