Nano-Poro que Mmói Usando O ORION® MAIS o Microscópio de Íon do Hélio por Carl Zeiss

Assuntos Cobertos

Aplicações dos Poros de Nanosized
Características de Nanoscale da Fabricação e da Imagem Lactente Usando o Feixe de Íon de Focusd
Limitações do Feixe de Íon de Focusd
Microscópio de Íon do Hélio e Ponta De Prova do Tamanho de Secundário-Nanômetro
Criando os Nano-Poros Usando Microscópios de Íon do Hélio
Aplicação
ORION® MAIS Capacidades

Aplicações dos Poros de Nanosized

Os Poros ou os vias com tamanho de um único dígito do nanômetro são necessários para a realização de muitas aplicações. Estes incluem:

  • Sensores Químicos, tais como os detectores de superfície localizados da ressonância (LSPR) do plasmon, que exigem as características de detecção ter um tamanho aproximar aquele das partes medidas
  • ADN que arranja em seqüência através da electroforese, que exige as membranas de isolamento com um diâmetro perto daquela da molécula do ADN
  • Filtragem e análise da Biomolécula, que exige disposições do nano-poro com tamanho pequeno contudo produção total suficientemente alta
  • Holografia do Raio X, para que as aberturas pequenas, réguas, ou outras aberturas da difracção são necessários produzir um wavefront da referência

As aplicações exigem frequentemente os poros ter um prolongamento alto de 10: 1 ou mais. Assim é desejável ter um método para fazer dispositivos do protótipo ou da pesquisa com precisão fazendo à máquina alta e flexibilidade de modelação.

Características de Nanoscale da Fabricação e da Imagem Lactente Usando o Feixe de Íon de Focusd

Os feixes de partícula Cobrada são as ferramentas as mais flexíveis para características da fabricação e da imagem lactente na nano-escala. Há uns limites físicos à capacidade de feixes de partícula cobrada para criar as características exigidas para as aplicações acima. O método o mais comum usado hoje é o feixe de íon focalizado (FIB), com base na fonte de íon líquida do metal do gálio (GA LMIS).

Limitações do Feixe de Íon de Focusd

Este método é limitado nele capacidade para trabalhar na escala do tamanho do interesse, contudo. Uma razão para esta é o tamanho de ponto maior, tipicamente 3-7 nanômetro, que caracteriza um feixe MENTIR. Além do que o ponto central do feixe, a grande propagação da energia do LMIS (eV 5) conduz às aberrações que põem a corrente significativa do íon em uma cauda prolongada do feixe. Esta cauda faz com que as características feitas à máquina tornem-se muito maiores do que esta enquanto são feitas mais profundas. Esta é uma limitação inerente.

Figura 1 ilustra o efeito destas caudas do feixe de LMIS na precisão fazendo à máquina, mostrando um grupo de pontos Mentir-mmoídos em uma folha de ouro grossa de 100 nanômetro. Mmoendo foi realizado pelo unblanking o feixe em diversos pontos, para quantidades de tempo diferentes. Mesmo pelo tempo o menor aplicado (20 milissegundos), a característica criada está mais de 20 nanômetro transversalmente, e o nível cinzento diferente de zero dentro do furo nesta imagem de SEM indica que não atravessou a espessura inteira da folha. Mesmo para um moinho do ponto de 80 milissegundos, através de não penetra o alvo completamente. Em 1 vez fazendo à máquina do segundo, um círculo 50 nanômetro através do parece ter sido criado.

Outros tema com GA-MENTIR são o dano causado pelo feixe às membranas. Trabalho Recente por Gierak na trituração do graphene revelada que a membrana autônoma do graphene ondulou dramàtica perto de onde o feixe MENTIR tinha sido aplicado. (200 keV) um feixe de elétron focalizado de alta tensão, tal como dentro uma HASTE, pode igualmente ser usado para criar vias em determinados materiais através batida-nos efeitos, mas o processo é lento e limitado em escolhas materiais.

A Figura 1. FIB mmoeu pontos em uma folha de ouro. Os Resultados são imaged por SEM.

Microscópio de Íon do Hélio e Ponta De Prova do Tamanho de Secundário-Nanômetro

O microscópio de íon do hélio (HIM) produz uma ponta de prova secundária do tamanho do nanômetro com um íon da baixa massa. O feixe tem um perfil espacial apertado devido a sua baixa energia espalhada (1 eV) e a um ângulo pequeno da convergência, ambo reduzem aberrações. A taxa engasgar é mais baixa do que para um feixe do gálio, mas inversamente esta significa que as interacções da amostra não espalham o feixe como rapidamente. Conseqüentemente engasgando os eventos são muito mais prováveis ocorrer perto da linha central do feixe. Nós damos nesta nota um exemplo concreto deste processo, com base na aplicação de criar vias do nmscale em umas 100 camadas grossas do ouro do nanômetro, com o objetivo do fim de criar um detector de LSPR, como introduzido acima.

Criando os Nano-Poros Usando Microscópios de Íon do Hélio

Vias pode ser criado com ELE engasgar directo do ouro. Irradie as circunstâncias que podem com sucesso criar estes vias são dadas na Tabela 1. Vias para baixo a 8 que o nanômetro no diâmetro pode ser criado deste modo. Se o feixe é estacionado em um ponto em vez do feito a varredura, uns 5 nanômetro através de são possíveis. Figura 2 dá uma indicação da precisão fazendo à máquina. Através da fidelidade da forma é caracterizado neste caso pela quantidade de arredondamento dos cantos e dos ângulos do sidewall. O arredondamento de canto, medido pelo raio de curvatura nos quatro cantos, é aproximadamente 5 nanômetro. O sidewall medido dobra a escala de 88 - 90º. Estes valores excelentes permitem fazer à máquina preciso das características demasiado pequenas ser obtidos por tradicional MENTEM. O tempo exigido para as necessidades de trituração do íon alguma explicação. Para mmoer em um filme policristalino do Au, a taxa de trituração pode depender da orientação da grão do ponto de onde através está sendo colocado. Isto é visto na Figura 2a, onde fazer à máquina na borda direita da área programada da quadriculação foi impedido por uma grande grão. Assim somente uma regra empírica geral pode ser dada. o Re-Depósito da parte traseira do ouro nos sidewalls aumenta a dose exigida para características altas do prolongamento. A regra empírica pelo tempo fazendo à máquina com umas 100 camadas grossas do ouro do nanômetro sob as condições da Tabela 1 é que a através da largura de x nanômetro exigirá segundos de x para mmoer. Assim, uns 5 nanômetro através de são criados em 5 segundos. Para um material mais uniforme, os resultados serão favoráveis a um controle de processos mais apertado.

Figura 2. vias Quadrados que estão sendo criados no Au grosso de 100 nanômetro. O Tamanho na) é 100 nanômetro, tamanho em b) é 50 nanômetro.

Ajustes da Tabela 1. para mmoer nano-vias no Au com ELE

Parâmetro Ajuste
Energia do Feixe 35 keV
Corrente do Feixe 1 pA
Distância de Funcionamento 5,0 milímetros
Tipo da Varredura Quadriculação
Densidade do Pixel 256 × 256
Tempo de Interrupção 1 µsec
Hora de mmoer 1 width* do segundo/nanômetro

o tempo *Milling é aproximado, considera o texto.

Uma nota final sobre o valor-limite do processo de trituração é necessário. É bastante difícil determinar o valor-limite para a através com de um prolongamento da elevação, porque o sinal do elétron secundário da parte inferior de tal característica é demasiado fraco. Dois métodos são descritos aqui realizando esta tarefa. O primeiro é o exame dos secções transversais dos vias. Desde o corte completamente de um sub-10 nanômetro através de é pouco prático, um método é criar primeiramente a face vertical do secção transversal, e coloca através dos cortes próximo que enfrentam. Isto é aplicável às amostras do filme fino e é ilustrado em Figura 3. Um moinho da único-passagem é executado para criar um poço da observação com uma face inferior e vertical derramada (a face superior no Fig. 3a). Os vias são formados Subseqüentemente perto da borda da face vertical para a inspecção (Fig. 3b). Isto pode dar uma ideia rápida do processo de trituração. Não é suficiente no seus próprios para medidas quantitativas, desde que o trajecto lateral do escape para átomos engasgados pode alterar a dinâmica engasgar. Um Outro método é aplicável para caracterizar vias nas membranas. A solução é simplesmente inspeccionar a parte anterior, a seguir lançar sobre a amostra e para inspeccionar a parte traseira. Esta inspecção é possível porque o rendimento do salpico é baixo bastante que uma imagem alta da ampliação pode ser tomada usando o mesmo feixe de que criou através. Isto exige que algumas características do registo devem estar disponíveis para navegar à mesma área em ambos os lados da membrana. Figura 4 mostra a opinião da parte traseira de uma membrana grossa de 100 nanômetro qual tinha sido sujeitado à trituração. (A Nota que o método da descolagem usado para criar esta membrana criou uma morfologia complexa do verso, mas os vias retirou em áreas lisas.) Alguns vias menores (setas) retiraram em áreas levantadas. Com imagem lactente alta da ampliação nELE, a parte superior e a parte inferior através das aberturas podem ser comparadas determinando o rendimento engasgar ou através dos perfis.

Figura 3. método do Secção Transversal para determinar o valor-limite de trituração. a) criação da face de secção transversal, b) fazer à máquina dos vias (invertidos, inserir) e observação na amostra inclinada.

Figura 4. opinião lateral da Saída dos vias na membrana do Au.

Naturalmente a inspecção na HASTE ou no TEM é possível também, e é útil para verificar os vias os menores em amostras da membrana. Como um exemplo, as micrografia brilhantes do íon do hélio da transmissão do campo (uma técnica experimental) são mostradas na Figura 5. Vias para baixo a 20 que o nanômetro no Au ainda retem uma forma basicamente quadrada. abaixo disso são arredondados, consistente com os 5 raios do nanômetro da precisão fazendo à máquina da curvatura. As amostras da Membrana podem igualmente ser usadas em processo das receitas tornando-se mmoendo filmes finos, permitindo a inspecção da entrada e da saída do através de e fornecendo a orientação para exigências do tempo de trituração, desde que é mais fácil avaliar com S/TEM.

Figura verificação de 5. Tempos reais do valor-limite pela imagem lactente da transmissão. Real (programado) através das larguras, no nanômetro: a) 20 ± 3 (20) nanômetro, b) 8 ± 1 (5) nanômetro, c) 5,2 ± 0,5 (modo do ponto).

Aplicação

Fabricação do Dispositivo que exige a criação dos poros ou dos vias com dimensões críticas menos de 10 nanômetros.

ORION® MAIS Capacidades

Íon que mmói, imagem lactente alta que igualmente sublinha o detalhe de superfície, uso da precisão do Nanômetro da definição espacial de uma espécie isenta de contaminadores do íon; conexão litográfico da ferramenta do teste padrão.

Source: “Nano-Poro que Mmói com o Microscópio de Íon do Hélio” por Carl Zeiss

Para obter mais informações sobre desta fonte, visite por favor Carl Zeiss.

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

Last Update: 14. June 2013 04:37

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