碾碎使用 ORION® 的纳诺毛孔加上氦气离子显微镜卡尔蔡司

包括的事宜

Nanosized 毛孔的应用
制造和想象使用 Focusd 离子束的 Nanoscale 功能
Focusd 离子束的限制
氦气离子显微镜和子毫微米范围探测
创建使用氦气离子显微镜的纳诺毛孔
应用
ORION® 加上功能

Nanosized 毛孔的应用

毛孔或 vias 与单数位毫微米范围为许多应用的认识是必要的。 这些包括:

  • 化工传感器,例如局限化的表面胞质基因共鸣 (LSPR)探测器,要求感觉的功能有范围处理那被评定的份额
  • 排序通过电泳法的脱氧核糖核酸,要求有一条直径的绝缘的膜接近那脱氧核糖核酸分子
  • 原生质滤清和分析,要求与小型,充分地高总处理量的纳诺毛孔列阵
  • X-射线全息术,小的开口,裂缝,或者其他衍射开口是需要的导致参考波前

应用经常要求毛孔有高长宽比 10 : 1 或更多。 因而有做的方法有高用机器制造的精确度和仿造的灵活性的还原或研究设备是理想的。

制造和想象使用 Focusd 离子束的 Nanoscale 功能

荷电粒子射线是最灵活的工具为在这个纳诺缩放比例的制造和想象功能。 有实际限额对荷电粒子射线的能力创建对于上面应用是必需的功能。 这个最公用的使用的方法今天是集中的离子束 (FIB),根据镓液体金属离子源 (Ga LMIS)。

Focusd 离子束的限制

然而此方法在它被限制能力从事在范围缩放比例利益。 此的一个原因是更大的光点直径,典型地 3-7 毫微米,分析一条小谎射线。 除这条射线的中央地点之外, LMIS (5 的大能源传播 eV) 导致放重大的离子当前到延长的射线尾标的变型。 当他们使更深,此尾标大于此造成用机器制造的功能变得。 这是一个内在的限制。

图 1 说明这些 LMIS 射线尾标的作用对用机器制造的精确度,显示一套小谎被碾碎的地点在 100 毫微米厚实的金箔。 碾碎由增辉执行在几个地点的射线,不同的时间的。 为最小规模应用 (20 msec),被创建的这个功能超过 20 毫微米,并且在漏洞里面的非零灰级在此 SEM 图象表明它没有审阅整个箔厚度。 为一个 80 msec 地点磨房,通过不完全地击穿这个目标。 在 1 个秒数设备使用时间,舍入 50 毫微米通过看上去被创建了。

与 Ga 小谎的另一议题是这条射线造成的故障对膜。 最近的工作在表示的 graphene 碾碎的 Gierak 旁边独立 graphene 膜在附近显著卷曲了应用了的地方小谎射线。 一个高压 (200 keV) 集中的电子束,例如词根,在某些材料可能也用于创建 vias 通过敲击效果,但是这个进程是慢和有限的在材料选择。

图 1. 小谎碾碎了在金箔的地点。 结果由 SEM 是印象的。

氦气离子显微镜和子毫微米范围探测

氦气离子显微镜 (HIM)导致与一个诵经弥撒离子的子毫微米范围探测。 这条射线有一个严密的空间的配置文件由于其低能源分布的 (1 eV) 和一个小的汇合角度,其中之二减少变型。 飞溅费率低比对于镓射线,但是这相反地意味着范例交往不分布这条射线作为迅速。 所以飞溅活动是可能发生接近射线轴。 我们在此附注给出此进程的一个具体实例,根据创建 nmscale vias 的应用在一块 100 块毫微米厚实的金子层,用创建 LSPR 探测器的结尾目标,如介绍以上。

创建使用氦气离子显微镜的纳诺毛孔

Vias 可以用创建通过直接飞溅金子。 放光在表 1. Vias 可能顺利地创建这些 vias 产生下来到 8 直径的毫微米可以用这种方式被创建的情况。 如果这条射线在一个地点停放而不是浏览,一 5 毫微米通过是可能的。 图 2 给这个用机器制造的精确度的指示。 通过形状保真度由相当数量舍入在这种情况下分析角落和侧壁角度。 壁角舍入,评定由曲率半径在四个角落,是大约 5 毫微米。 被评定的侧壁渔从 88 的范围 - 90º。 这些非常好的值允许太小准确用机器制造的功能以至于不能由传统小谎得到。 为离子碾碎的需要的需时若干说明。 对碾碎在一部多晶的澳大利亚影片,这种碾碎的费率可能取决于通过安置地方的谷物取向。 这在图 2a 被看见,用机器制造在被编程的光栅区正确的边缘由一种大谷物妨碍。 因而可以产生仅一种通用概测法。 金返回的再沉淀在侧壁上的为高长宽比功能增加这种必需的剂量。 设备使用时间的概测法通过一块 100 块毫微米厚实的金子层在表下 1 的条件是 a 通过 x nm 宽度将需要 x 秒钟碾碎。 因此,一 5 毫微米通过在 5 秒被创建。 对于更加统一的材料,结果将是顺应的对更加严密程序控制。

图 2. 在 100 毫微米厚实的澳大利亚被创建的方形 vias。 在 a) 的范围是 100 毫微米,在 b) 的范围是 50 毫微米。

碾碎的表 1. 设置纳诺vias 在与他的澳大利亚

参数 设置
射线能源 35 keV
射线当前 1 pA
工作距离 5.0 mm
扫描类型 光栅
象素密度 256 × 256
停留时间 1 µsec
时刻碾碎 1 秒数/nm width*

*Milling 的时间是近似的,参见文本。

关于这个碾碎的进程的终点的结束语是需要的。 通过以高长宽比确定 a 的终点是相当难的,为了从这样功能底层的二次电子信号是太弱的。 二个方法为执行此任务被描述这里。 第一是 vias 的横断面的考试。 从穿过一子10 nm 通过是不切实际的,一个方法将首先创建这个横断面的垂直的表面,并且通过面对的剪切安置近。 这是可适用的对薄膜范例和说明在表 3。 一个单遍磨房被执行用一个倾斜的底部和垂直的表面 (在图 3a) 的前刃面创建观察坑。 随后 vias 在垂直的表面的边缘附近检验的 (图 3b) 被形成。 这可能产生这个碾碎的进程的一个快速观点。 因为被飞溅的原子的副换码路径可能修改飞溅动力,为定量评定独自地不是满足的。 另一个方法为分析在膜的 vias 是可适用的。 这个解决方法将检查前方,然后翻转这个范例和检查后侧方。 此检验是可能的,因为飞溅产量是足够低一个高放大图象可以被采取使用创建的同一条射线。 这要求一些注册功能应该取得到驾驶到同一区在膜的两边。 图 4 显示 100 毫微米厚实的膜的后侧方视图哪些从属于对碾碎。 (离地升空使用的方法创建此膜创建复杂后部形态学的附注,但是 vias 退出了在平面的区。) 一些更小的 vias (箭头) 在被上升的区退出了。 在他的高放大想象,顶层和底层通过空缺数目可以被比较为确定飞溅产量或通过配置文件。

图 3. 确定的碾碎的终点横断面方法。 a) 短剖面表面的创建, b) 在被掀动的范例的用机器制造 vias (自顶向下,插页) 和观察。

图 4. 退出侧视图在澳大利亚膜的 vias。

当然在词根或 TEM 的检验是可能的,并且为检查最小的 vias 是有用的在膜范例。 为例,明亮的域传输氦气离子微写器 (一个实验技术) 在表 5. Vias 显示下来到在澳大利亚的毫微米仍然保留基本上方形形状的 20。 在那下他们被舍入,一致与 5 条毫微米曲率半径用机器制造的精确度。 因为评估与 S/TEM,是更加容易的膜范例可能在开发的处方过程中也使用为碾碎薄膜,允许入口和退出的检验通过和提供指导为碾碎的时间需求。

图 5. 实时核实由传输想象的终点。 实际 (编程) 通过宽度,在 nm : a) 20 ± 3 (20) 毫微米, b) 8 ± 1 (5) 毫微米, c) 5.2 ± 0.5 (地点模式)。

应用

要求毛孔或 vias 的创建的设备制造与重要维数少于 10 毫微米。

ORION® 加上功能

毫微米碾碎精确度的离子,也强调表面详细资料的高空间分辨率想象,对一个非沾染的离子种类的使用; 平版印刷模式工具连接。

来源: “碾碎与氦气离子显微镜的纳诺毛孔”卡尔蔡司

关于此来源的更多信息,请拜访卡尔蔡司

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

Last Update: 14. June 2013 03:54

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