АСМ и СТМ методы

Описанные в предыдущих разделах методы получения наноструктур в той или иной мере используют элементы хорошо развитой традиционной технологии. В то же время развитие техники привело к появлению оборудования, которое позволяет непосредственно изготовить наноструктуры. Эти возможности появились после изобретения сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) и атомно-силового микроскопа (АСМ).

С помощью иглы сканирующего туннельного микроскопа возможно перемещать отдельные атомы и располагать их в нужной последовательности. Если атом, который необходимо переместить, соединен с поверхностью образца ковалентной связью, то электрического поля, создаваемого иглой СТМ, может оказаться достаточно для разрыва этой связи. В результате такого акта атомной эмиссии атом будет прицеплен к кончику иглы. Затем иглу СТМ перемещают в другую точку поверхности, меняют знак напряжения смещения между иглой и поверхностью образца и помещают атом обратно на поверхность. Так, например, группой исследователей из IВМ на поверхности кристалла никеля была изготовлена из отдельных атомов ксенона надпись «IВМ». Однако любая созданная таким образом наноструктура может легко разрушаться из-за миграции атомов по поверхности. Именно по этой причине упомянутая выше надпись «IВМ» была изготовлена только при гелиевой температуре. Тем не менее работы в этом направлении уже продвинулись далеко вперёд и стабильное закрепление на подложке молекул достигнуто при комнатной температуре.

Другой способ использования метода СТМ состоит в том, что между зондом и подложкой прикладывают достаточно большое напряжение, под действием которого материал с кончика зон- да начинает напыляться на подложку. При перемещении зонда атомы попадают на поверхность и образуют нить нанометрового масштаба.

Предложен также способ разложения металлоорганических соединений при прохождении тока между иглой СТМ и подложкой. В результате металл осаждается на подложку, и таким образом при движении иглы тоже образуют тонкую металлическую нить субмикронного размера. В результате становится возможным изготавливать из нанопроволок рисунки сложной формы, создавать элементы наноструктур. Для одновременного изготовления большого количества наноструктур на одной подложке разрабатывают наноманипуляторы, содержащие большое число микро-СТМ. Управление напоманипуляторами производится с помощью компьютера, они способны одновременно с изготовлением прибора вести наблюдение за поверхностью, на которой производится сборка наноструктур.

Другой современной технологией для изготовления наноструктур является атомно-силовая микроскопия. Применение зонда АСМ позволяет использовать непроводящие подложки. Атомно-силовой микроскоп способен перемещать атомы чисто механически. Это позволяет разработать новый тип нанолитографии — с применением АСМ. Таким способом был изготовлен МОП-транзистор с общим размером около 20 нм.

Изготовление наноструктур и наноприборов с помощью СТМ и АСМ можно назвать механическим синтезом (механосинтезом). Несмотря на большой потенциал, работы в области механосинтеза АСМ и СТМ методами всё ещё находятся на стадии лабораторных исследований. Потребуется не мало времени прежде чем этот процесс достигнет промышленного масштаба.

Дата добавления: 2014-01-11