Fresatura del Nano-Poro Facendo Uso Del ORION® PIÙ il Microscopio Ionico dell'Elio da Carl Zeiss

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Applicazioni dei Pori di Nanosized
Funzionalità di Nanoscale di Rappresentazione e Da Costruzione Facendo Uso del Raggio Ionico di Focusd
Limitazioni del Raggio Ionico di Focusd
Microscopio Ionico dell'Elio e Sonda di Dimensione di Sotto-Nanometro
Creazione dei Nano-Pori Facendo Uso dei Microscopi Ionici dell'Elio
Applicazione
ORION® PIÙ le Capacità

Applicazioni dei Pori di Nanosized

I Pori o i vias con la dimensione a una cifra sola di nanometro sono necessari per la realizzazione di molte applicazioni. Questi includono:

  • Sensori Chimici, quali i rivelatori di superficie localizzati di risonanza (LSPR) del plasmon, che richiedono le funzionalità di percezione di avere una dimensione avvicinarsi a quella delle parti misurate
  • DNA che ordina via l'elettroforesi, che richiede le membrane d'isolamento con un diametro vicino a quella della molecola del DNA
  • Filtrazione ed analisi della Biomolecola, che richiede le schiere del nano-poro con capacità di lavorazione totale di piccola dimensione eppure sufficiente alta
  • Olografia dei Raggi X, per cui le piccole aperture diaframma, fessure, o altre aperture diaframma della diffrazione sono necessarie produrre un fronte d'onda di riferimento

Le applicazioni richiedono spesso i pori di avere un alto allungamento di 10: 1 o più. Così è desiderabile avere un metodo per fare le unità della ricerca o del prototipo con alta precisione lavorante e la flessibilità di modello.

Funzionalità di Nanoscale di Rappresentazione e Da Costruzione Facendo Uso del Raggio Ionico di Focusd

I fasci di particelle Fatti Pagare sono gli strumenti più flessibili sia per le funzionalità della rappresentazione che da costruzione sul nano-disgaggio. Ci sono limiti fisici alla capacità dei fasci di particelle fatti pagare di creare le funzionalità richieste per le applicazioni qui sopra. Il metodo più comune impiegato oggi è il raggio ionico messo a fuoco (FIB), in base alla sorgente di ione liquida del metallo del gallio (GA LMIS).

Limitazioni del Raggio Ionico di Focusd

Questo metodo è limitato in capacità di lavorare al disgaggio di dimensione di interesse, tuttavia. Una ragione per questa è la più grande dimensione di punto, in genere 3-7 nanometro, che caratterizza un raggio di MENTIRE. Oltre al punto centrale del raggio, la grande diffusione di energia del LMIS (eV 5) piombo alle aberrazioni che mettono la corrente significativa dello ione in una coda estesa del raggio. Questa coda induce le funzionalità lavorate a diventare molto più grandi di questa mentre sono rese più profonde. Ciò è una limitazione inerente.

Figura 1 illustra l'effetto di queste code del raggio di LMIS su precisione lavorante, mostrante un insieme dei punti Mentire-macinati in una stagnola di oro spessa di 100 nanometro. La Fresatura è stata effettuata da unblanking il raggio in parecchi punti, per i lassi di tempo differenti. Anche per l'applicato più insignificante (20 millisecondi), la funzionalità creata è più di 20 nanometro attraverso ed il livello grigio diverso da zero dentro il foro in questa immagine di SEM indica che non ha passato con l'intero spessore della stagnola. Neppure per un mulino del punto da 80 millisecondi, via non penetra l'obiettivo completamente. A 1 tempo macchina di sec, un giro 50 nanometro via sembra essere creato.

L'Un'altra questione con GA-MENTIRE è il danneggiamento causato dal raggio delle membrane. Il lavoro recente da Gierak su fresatura del graphene ha rivelato che la membrana indipendente del graphene ha arricciato drammaticamente vicino a dove il raggio di MENTIRE si era applicato. (200 KeV) un fascio di elettroni messo a fuoco ad alta tensione, quale dentro un GAMBO, può anche essere utilizzato per creare i vias in determinati materiali via gli effetti di lancio in avanti, ma il trattamento è lento e limitato nelle scelte materiali.

La Figura 1. FIB ha macinato i punti in una stagnola di oro. I Risultati sono imaged da SEM.

Microscopio Ionico dell'Elio e Sonda di Dimensione di Sotto-Nanometro

Il microscopio ionico dell'elio (HIM) produce una sonda sotto- di dimensione di nanometro con uno ione della messa bassa. Il raggio ha un profilo spaziale stretto dovuto la sua energia bassa sparsa (1 eV) e un piccolo angolo di convergenza, di cui tutt'e due diminuiscono le aberrazioni. La tariffa della polverizzazione è più bassa di per un raggio del gallio, ma questa significa per contro che le interazioni del campione non spandono il raggio come rapidamente. Gli eventi Di Conseguenza della polverizzazione sono molto più probabili accadere vicino all'asse del raggio. Ci arrendiamo a questa nota un esempio concreto di questo trattamento, in base all'applicazione di creazione dei vias del nmscale nei 100 livelli spessi dell'oro di nanometro, con lo scopo finale di creazione del rivelatore di LSPR, come presentato sopra.

Creazione dei Nano-Pori Facendo Uso dei Microscopi Ionici dell'Elio

Vias può essere creato con LUI dalla polverizzazione diretta dell'oro. Irradi le circostanze che possono creare con successo questi vias si arrendono a Tabella 1. Vias giù a 8 che il nanometro di diametro può essere creato in questo modo. Se il raggio è parcheggiato su un punto invece dello scandito di, i 5 nanometro via sono possibili. Figura 2 dà un'indicazione della precisione lavorante. Via la fedeltà di forma è caratterizzato in questo caso dalla quantità di arrotondamento degli angoli e degli angoli del muro laterale. L'arrotondamento d'angolo, misurato dal raggio di curvatura ai quattro angoli, è circa 5 nanometro. Il muro laterale misurato inclina l'intervallo da 88 - 90º. Questi valori eccellenti tengono conto lavorare preciso delle funzionalità troppo piccole essere ottenuti da tradizionale MENTONO. Il tempo richiesto per la fresatura dello ione ha bisogno di una certa spiegazione. Per la macinazione in una pellicola policristallina dell'Au, la tariffa di fresatura può dipendere dall'orientamento del granulo del punto dove via sta collocando. Ciò è veduta nella la Figura 2a, in cui lavorare alla giusta barriera dell'area programmata del quadro televisivo è stato impedito da un grande granulo. Così soltanto una regola empirica generale può essere data. il Ri-Deposito della parte posteriore dell'oro sui muri laterali aumenta la dose richiesta per le alte funzionalità di allungamento. La regola empirica per tempo macchina tramite i 100 livelli spessi dell'oro di nanometro negli stati della Tabella 1 è che la a via della larghezza di x nanometro richiederà i secondi di x per macinare. Quindi, i 5 nanometro via sono creati in 5 secondi. Per un materiale più costante, i risultati saranno favorevoli a controllo dei processi più stretto.

Figura 2. vias Quadrati che sono creati in Au spesso di 100 nanometro. La Dimensione in a) è 100 nanometro, dimensione da b) è 50 nanometro.

Impostazioni della Tabella 1. per la macinazione nana-vias in Au con LUI

Parametro Impostazione
Energia del Raggio 35 KeV
Corrente del Raggio 1 PA
Distanza di Funzionamento 5,0 millimetri
Tipo di Scansione Quadro Televisivo
Densità del Pixel 256 × 256
Tempo di permanenza 1 µsec
Tempo di macinare 1 width* di sec/nanometro

il tempo *Milling è approssimativo, vede il testo.

Una nota definitiva circa il punto finale del trattamento di fresatura è necessaria. È abbastanza difficile da determinare il punto finale per la a via con un allungamento di livello, dato che il segnale dell'elettrone secondario dal fondo di una tal funzionalità è troppo debole. Due metodi sono descritti qui per l'assolvimento del questo compito. Il primo è l'esame delle sezioni trasversali dei vias. Dal taglio da parte a parte del sub-10 nanometro via è poco pratico, un metodo è di creare la fronte di taglio verticale della sezione trasversale in primo luogo e colloca via i tagli vicino che affrontano. Ciò è applicabile ai campioni della pellicola sottile ed è illustrata nella Figura 3. Un mulino del unico passaggio è eseguito per creare un pozzo di osservazione con una fronte di taglio inferiore e verticale rovesciata (la fronte di taglio superiore nella Fig. 3a). Successivamente i vias sono formati vicino alla barriera della fronte di taglio verticale per ispezione (Fig. 3b). Ciò può dare un parere rapido del trattamento di fresatura. Non è sufficiente da sè per le misure quantitative, poiché il percorso laterale di fuga per gli atomi polverizzati può alterare la dinamica della polverizzazione. Un Altro metodo è applicabile per la caratterizzazione dei vias in membrane. La soluzione è semplicemente di ispezionare la facciata frontale, quindi di lanciare il campione più e per ispezionare la parte. Questa ispezione è possibile perché il rendimento della polverizzazione è abbastanza in basso che un'alta immagine di ingrandimento può essere catturata facendo uso dello stesso raggio cui ha creato tramite. Ciò richiede che alcune funzionalità di registrazione dovrebbero essere a disposizione per traversare alla stessa area da entrambi i lati della membrana. Figura 4 mostra la visualizzazione della parte di una membrana spessa di 100 nanometro quale era stato sottoposto alla macinazione. (Nota che il metodo di decollo impiegato per creare questa membrana ha creato una morfologia complessa del lato arretrato, ma i vias è uscito alle aree piane.) Alcuni più piccoli vias (frecce) sono uscito nelle aree sollevate. Con l'alta rappresentazione di ingrandimento in LUI, l'alto ed il basso via le aperture possono essere confrontati per la determinazione del rendimento della polverizzazione o via i profili.

Figura 3. metodo di Sezione Trasversale per la determinazione del punto finale di fresatura. creazione di a) della fronte di taglio di sezione trasversale, b) lavorare dei vias (dall'alto in basso, inserzione) ed osservazione sul campione inclinato.

Figura 4. vista laterale di Lato di uscita dei vias in membrana dell'Au.

Naturalmente l'ispezione in GAMBO o in TEM è possibile pure ed è utile per il controllo dei vias più piccoli nei campioni della membrana. Come esempio, i micrografi luminosi dello ione dell'elio della trasmissione del campo (una tecnica sperimentale) sono indicati nella la Figura 5. Vias giù a 20 che il nanometro in Au ancora conserva una forma basicamente quadrata. sotto quello sono arrotondati, coerente con i 5 raggi di nanometro di precisione lavorante di curvatura. I campioni della Membrana possono anche essere usati nel corso delle ricette di sviluppo per la macinazione delle pellicole sottili, permettere l'ispezione sia dell'entrata che dell'uscita del via e la fornitura dell'orientamento per i requisiti di tempo trascorso, poiché è più facile da valutare con S/TEM.

Figura verifica di Tempo Reale di 5. del punto finale da rappresentazione della trasmissione. Reale (programmato) via le larghezze, nel nanometro: ± 20 3 (20) nanometro di a), b) 8 ± 1 (5) nanometro, c) 5,2 ± 0,5 (modo del punto).

Applicazione

Montaggio dell'Unità che richiede la creazione dei pori o dei vias con le dimensioni critiche meno di 10 nanometri.

ORION® PIÙ le Capacità

Fresatura dello ione di precisione di Nanometro, alta rappresentazione che egualmente sottolinea il dettaglio di superficie, uso di risoluzione spaziale delle specie non contaminanti di uno ione; collegamento litografico dello strumento del reticolo.

Sorgente: “Fresatura del Nano-Poro con il Microscopio Ionico dell'Elio„ da Carl Zeiss

Per ulteriori informazioni su questa sorgente, visualizzi prego Carl Zeiss.

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

Last Update: 14. June 2013 04:16

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