Nano-Пора Филируя Используя ORION® ПЛЮС Микроскоп Иона Гелия Карл Zeiss

Покрытые Темы

Применения Пор Nanosized
Характеристики Nanoscale Изготовлять и Воображения Используя Луч Иона Focusd
Ограничения Луча Иона Focusd
Микроскоп Иона Гелия и Зонд Размера Sub-Нанометра
Создавать Nano-Поры Используя Микроскопы Иона Гелия
Применение
ORION® ПЛЮС Возможности

Применения Пор Nanosized

Поры или vias с размером нанометра одиночн-числа необходимы для осуществления много применений. Эти включают:

  • Химические датчики, как локализованные поверхностные детекторы резонанса (LSPR) плазмона, которые требуют, что воспринимая характеристики имеют размер причалить тому из измеренных moieties
  • ДНА sequencing через электрофорез, который требует изолируя мембран с диаметром близко к той из молекулы ДНА
  • Фильтрация и анализ Биомолекулы, который требует блоков nano-поры с малым размером но достаточно высоким полным объём
  • Голография Рентгеновского Снимка, для которой малые апертуры, разрезы, или другие апертуры огибания необходимы для того чтобы произвести wavefront справки

Применения часто требуют, что поры имеют высокий коэффициент сжатия 10: 1 или больше. Таким Образом желательно иметь метод для того чтобы сделать приборы прототипа или исследования с высокой подвергая механической обработке точностью и делая по образцу гибкостью.

Характеристики Nanoscale Изготовлять и Воображения Используя Луч Иона Focusd

Лучи заряженных частиц самые гибкие инструменты и для характеристик изготовлять и воображения на nano-маштабе. Физические пределы к способности лучей заряженных частиц создать характеристики необходимо для применений выше. Самый общий метод используемый сегодня сфокусированный луч иона (FIB), основанный на источнике иона металла галлия жидкостном (Ga LMIS).

Ограничения Луча Иона Focusd

Этот метод ограничен в ем способность работать на маштабе размера интереса, однако. Одна причина для этого более большой размер места, типично 3-7 nm, которое характеризует луч FIB. В дополнение к центральному пятну луча, большой разброс по энергии LMIS (eV 5) водит к аберрациям которые кладут значительно течение иона в выдвинутый кабель луча. Этот кабель причиняет, котор подвергли механической обработке характеристики стать гораздо большле чем это по мере того как они сделаны более глубоким. Это своиственное ограничение.

На Диаграмму 1 проиллюстрировано влияние этих кабелей луча LMIS на подвергая механической обработке точности, показывая комплект FIB-филированных пятен в сусальном золоте 100 nm толщином. Филирующ унесл unblanking луч в нескольких пятен, для различного количества времени. Даже на самое малое время прикладное (20 msec), созданная характеристика больше чем 20 nm поперек, и безнулевой серый уровень внутри отверстия в этом изображении SEM показывает что он не пошел через всю толщину фольги. Даже для стана пятна 80 msec, через не прорезывает цель вполне. На 1 времени sec подвергая механической обработке, кажется, что создается круг 50 nm через.

Другое дело с Ga-FIB повреждение причиненное лучем к мембранам. Недавняя работа Gierak на филировать graphene показанный что freestanding мембрана graphene завила драматически около где луч FIB был прикладной. Высоковольтный (200 keV) сфокусированный луч электронов, как внутри СТЕРЖЕНЬ, можно также использовать для того чтобы создать vias в некоторых материалах через стук-на влияния, но процесс медленн и лимитирован в материальных выборах.

Диаграмма 1. FIB филировала пятна в сусальном золоте. Результаты imaged SEM.

Микроскоп Иона Гелия и Зонд Размера Sub-Нанометра

Микроскоп иона гелия (HIM) производит sub зонд размера нанометра с ионом низкой массы. Луч имеет плотный пространственный профиль должный к своему низкому разбросу по энергии (1 eV) и малому углу сужения, оба из которых уменьшают аберрации. Тариф sputtering более низок чем для луча галлия, но наоборот это значит что взаимодействия образца не распространяют луч как быстро. Случаи Поэтому sputtering очень более правоподобны для того чтобы произойти близко к оси луча. Мы уступаем это примечание конкретному примеру этого процесса, основанному на применении создавать vias nmscale в 100 слоях золота nm толщиных, с целью конца создавать детектор LSPR, как введено выше.

Создавать Nano-Поры Используя Микроскопы Иона Гелия

Vias можно создаться с ИМ сразу sputtering золота. Испустите Лучи условия которые могут успешно создать эти vias уступаны Таблица 1. Vias вниз до 8 nm в диаметре можно создаться в этом способе. Если луч припаркован на одном пятне вместо просмотрено, то 5 nm через возможно. Диаграмма 2 дает индикацию подвергая механической обработке точности. Через точность воспроизведения формы характеризует в этот случай количеством округлять углов и углов стенки. Угловойой округлять, измеренный радиусом погнутости на 4 углах, приблизительно 5 nm. Измеренная стенка двигает под углом ряд от 88 - 90º. Эти превосходные значения прибавлять на точный подвергать механической обработке характеристик слишком малых, котор будет получать традиционный FIB. Время требуемое для потребностей иона филируя некоторое объяснение. Для филировать в поликристаллическом фильме Au, филируя тариф может быть в зависимости от ориентация зерна пятна куда через помещает. Это увидено в Диаграмме 2a, где подвергать механической обработке на правом крае запрограммированной зоны растра было воспрепятствован большим зерном. Таким Образом только общий эмпирический способ можно дать. Re-Низложение задней части золота на стенки увеличивает необходимую дозу для высоких характеристик коэффициента сжатия. Эмпирический способ на подвергая механической обработке время через 100 слоев золота nm толщиных на режиме Таблицы 1 что a через ширину x nm будет требовать секунд x для того чтобы филировать. Таким Образом, 5 nm через созданы в 5 секундах. Для более равномерного материала, результаты будут согласно к более плотному управлению производственным процессом.

Диаграмма 2. Квадратные vias будучи созданным в Au 100 nm толщином. Размер в a) 100 nm, размер в b) 50 nm.

Установки Таблицы 1. для филировать nano-vias в Au с ИМ

Параметр Устанавливать
Энергия Луча 35 keV
Ток Пучка Лучей 1 PA
Расстояние Деятельности 5,0 mm
Тип Развертки Растр
Плотность Пиксела 256 × 256
Время Dwell 1 µsec
Время филировать 1 width* sec/nm

*Milling время приблизительно, видит текст.

Окончательное примечание о критической точке филируя процесса необходимо. Довольно трудно определить критическую точку для a через с коэффициент сжатия максимума, ибо сигнал вторичного электрона от дна такой характеристики слишком слаб. 2 метода описаны здесь для уносить эту задачу. Первое рассмотрение поперечных сечений vias. С резать до конца sub-10 nm через непрактичен, один метод создать вертикальную сторону поперечного сечения во-первых, и установить через отрезки близко которые смотрят на. Это применимо к образцам тонкого фильма и проиллюстрировано в Диаграмме 3. Стан один прохода исполнен для того чтобы создать яму замечания с склоняемой нижней и вертикальной стороной (верхней стороной в FIG. 3a). Затем vias сформированы около края вертикальной стороны для осмотра (FIG. 3b). Это может дать быстрый взгляд филируя процесса. Не достаточно на своих для количественных измерений, в виду того что бортовой путь избежания для sputtered атомов может изменить динамику sputtering. Другой метод применим для характеризовать vias в мембранах. Разрешение просто проверить переднюю сторону, тогда слегка ударить образец сверх и проверить заднюю сторону. Этот осмотр возможен потому что выход sputter низко достаточно что высокое изображение увеличения можно принять используя такой же луч который создал через. Это требует что некоторые характеристики зарегистрирования должны иметь в распоряжении проводить к такой же области с обеих сторон мембраны. На Диаграмму 4 показано взгляд задней стороны мембраны 100 nm толщиной что подверглось к филировать. (Примечание которому метод старта используемый для того чтобы создать эту мембрану создал сложное словотолкование задней стороны, только vias вышли на плоские области.) Некоторые более малые vias (стрелки) вышли в поднятые области. С высоким воображением увеличения в ЕМ, верхнюю часть и дно через отверстия можно сравнить для определять выход sputtering или через профили.

Диаграмма метод 3. Поперечных сечений для определять филируя критическую точку. творение a) стороны поперечного сечения, подвергать механической обработке b) vias (идущий сверху вниз, inset) и замечание на опрокинутом образце.

Диаграмма 4. взгляд Выходной стороны vias в мембране Au.

Конечно осмотр в СТЕРЖНЕ или TEM возможен также, и полезн для проверять самые малые vias в образцах мембраны. Как пример, яркие микрорисунки иона гелия передачи поля (экспириментально метод) показаны в Диаграмме 5. Vias вниз до 20 nm в Au все еще сохраняет по-существу квадратную форму. под тем они округлены, последовательно с 5 радиусами nm точности погнутости подвергая механической обработке. Образцы Мембраны можно также использовать в процессе превращаясь рецептов для филировать тонкие фильмы, позволять осмотру как входа, так и выхода через и обеспечивать наведение для требований к филируя времени, в виду того что легке оценить с S/TEM.

Диаграмма проверка Реального Времени 5. критической точки воображением передачи. Фактическо (запрограммировано) через ширины, в nm: ± 20 3 (20) ± 8 1 (5) ± 5,2 0,5 nm nm a), b), c) (режим пятна).

Применение

Изготовление Прибора требуя творения пор или vias с критическими размерами более менее чем 10 нанометров.

ORION® ПЛЮС Возможности

Ион филируя, высокое воображение которое также подчеркивает поверхностную деталь, польза точности Нанометра пространственного разрешения non-загрязняясь вида иона; литографский взаимодействовать инструмента картины.

Источник: «Nano-Пора Филируя с Микроскопом Иона Гелия» Карл Zeiss

Для больше информации на этом источнике, пожалуйста навестиньте Карл Zeiss.

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

Last Update: 14. June 2013 04:40

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit