Основные определения

Нанотехнологии и нанофабрики.

Лекция 14

Нанотехнизация – расширение управляемости системноорганизованными объектами «в глубину» иерархической структуры, до уровня атомов и молекул, частиц с геометрическими размерами от 1 до 1000 нм.

Основная задача нанотехнологических исследований – видеть не видимое ранее и видоизменять увиденное путем целенаправленной манипуляции атомами и молекулами для создания наноструктурированных систем с новыми полезными свойствами.

2. Нанофабрики ЗАО «Инструменты нанотехнологии», Зеленоград

ЗАО «Инструменты нанотехнологии», предлагает нанофабрики 3-х камерная НТК-3 (28 280 000 руб.) (рис.1), 4-х камерная НТК-4 (52 520 000 руб.), 5-ти камерная НТК-5 (101 000 000 руб.). Многокамерные нанофабрики являются современными решениями для задач создания и комплексного исследования наноструктур комбинированными методами сканирующей сверхвысоковакуумной зондовой микроскопии, ионной литографии и молекулярно лучевой эпитаксии. Позволяют создавать наноструктуры с заданной геометрией и свойствами на пластинах размером до 100 мм в диаметре и 5 мм толщиной. Обеспечивается исследование и контроль качества образцов. Для образцов диаметром до 1 дюйма (около 30 мм) система обеспечивает возможность получения истинного атомарного разрешения на атомарно-гладких поверхностях.

Рис.1. Нанофаб НТК-3 (www.ntmdt.ru).

Встроенные в нанофабрики приборы (СЗМ, АСМ-атомно-силовой микроскоп, СЭМ) с разрешением до 20 нм, масс-спектрометры, лазерные интерферометры Renishaw для XY позиционирования и т.п.) позволяет визуализировать топографию образца в режимах регистрации атомных сил, магнитных и электрических силовых полей. В конструкции нанофабрик заложены возможности проведения операций: наноманипуляции, нанолитография в режимах силовых и электрических воздействий и в автоэмиссионных режимах.

Имеется отдельная камера для загрузки и подготовки зондов с кассетой зондов револьверного типа (обеспечивает установку до 18 зондов различных типов). Имеется, также, отдельная камера загрузки образцов. Система откачки обеспечивает возможность достижения вакуума не хуже, чем 5×10^-11 торр. Каждая из камер имеет индивидуальную систему получения сверхвысокого вакуума.

Наличие дополнительных фланцев, ориентированных в область зондов, позволяет расширять возможности нанофабрик:

· вводить возможность электронной микроскопии с электростатической фокусировкой пучка,

· вводить системы напуска газов,

· вводить системы глубокого охлаждения образца и обеспечивать возможность проведения инициированных химических реакций,

· вводить системы нагрева образца,

· вводить напылительные системы,

· вводить молекулярно-пучковые источники,

· вводить электронные источники,

· вводить ионную пушку для решения задач профильного анализа,

· вводить дополнительные манипуляторы.

3. НТУ «Луч-2» Концерна «Наноиндустрия», Москва

В Концерне «Наноиндустрия» в 1998—2000 годах были разработаны и изготовлены НТУ «Луч-1» и «Луч-2» (рис. 2.) Ходовая часть НТУ «Луч-1» и НТУ «Луч-2» имеет блок грубых и блок точных пьезодвигателей. Такая конструкция позволяла работать как на маленькой площадке 400´400 нм², так и на большой площадке 30000´30000 нм². Блок грубых пьезодвигателей передвигает по большой доступной ему площади блок точных двигателей, который обеспечивает расчётную точность 0,01 Ангстрема (хотя такая точность уже не имеет физического смысла).

Конструкция часть НТУ «Луч-1» и НТУ «Луч-2» обеспечивают:

· фиксацию, перемещение и активацию атомов и молекул, полимеризацию, осаждение, травление в технологической камере и гибких микрореакторах;

· 2D нанолитографию для формирования наноструктур, виртуальный шаблон нанолитографии формируется в виде 2D матрицы флагов в памяти управляющей хост-ПЭВМ: в точках проведения нанотехнологического процесса значение флага равно «1», в остальных точках значение флага равно «0»;

· эффективную защиту от внешних сейсмических и акустических воздействий;

· пошаговое перемещение образца по осям XY: высокоскоростное и обзорное сканирование в диапазоне 30000´30000 нм² и детальное исследование в области 400´400 нм²;

· реконструкцию по 2D изображению 3D рельефа отсканированной поверхности;

· исследование химического состава поверхности и осаждённых на ней нанокластеров с помощью сканирования в режиме спектроскопии двух типов: Z-спектр () и Bias-спектр (): разные по химическому составу вещества демонстрируют разные зависимости, поэтому Z-спектр и Bias-спектр позволяют отличить «родной» бугор на рельефе поверхности от осаждённого на эту поверхность нанокластера.

Замкнутая нанотехнологическая линия (рис. 2-а, рис. 2-б) должна включать следующие основные части, функционально, аппаратно и программно связанные друг с другом:

1. Систему автоматического проектирования наноэлементов (САПР НЭ) – дизайн-центр для проектирования СнК (в том числе на базе архитектур ПЛИС), реализующих ячейки БРЭА.

2. Нанотехнологическую установку (НТУ) «Алмаз-М» – фабрика, непосредственно изготавливающая спроектированные СнК, в которых «сжаты» ячейки БРЭА.

Рис. 2-а. Блок-схема замкнутой нанотехнологической линии (дизайн-центр и фабрика).

Рис.2-б. Основные информационные трафики СПОПО НТУ «Луч-2».

Примечание: понятие «публикации» предполагает

фрагменты научно-технического отчётов и т.п.

Дата добавления: 2014-01-04