Физические основы зондовой нанотехнологии

Нанотехнология – это технология манипуляции отдельными атомами и молекулами, в результате которой создаются более сложные структуры. Распространены два типа нанотехнологий – групповые и зондовые (рис. 3).

Групповые нанотехнологии осуществляются путем напыления, литографии, разрядов, эпитаксии и позволяют создавать массив порошков (из частиц нанометровых размеров) или напылять на большие поверхности слои нанометровых толщин. Создание структур с нанометровыми поперечными размерами требует дополнительного использования электронно-лучевой, рентгеновской или ионной литографии. Реально, разрешающая способность групповых технологий ограничивается десятками нанометров. Достижение атомной разрешающей способности данными методами невозможно, вследствие высоких энергий частиц, используемых для литографии и высоких температур используемых технологических процессов.

Зондовые нанотехнологии осуществляются путем сборки вещества между вершиной зонда и подложкой в технологической камере, наполняемой используемыми материалами. Они позволяют осуществить практически поатомную или помолекулярную сборку вещества (разрешающая способность – доли нанометра). Применение дополнительных процессов обработки при этом не требуется.

Технические характеристики создаваемых приборов определяются пространственной разрешающей способностью формирования структур. Зондовые нанотехнологии характеризуются наивысшей – предельно возможной разрешающей способностью. Поэтому наноприборы на её основе будут характеризоваться наивысшими техническими характеристиками.

Рис. 3. Типы нанотехнологий и типы наноструктур.

Рассмотрим основные процессы в зондовой технологии. На рис. 4 представлен механизм воздействия на активируемую молекулу, атом на примере развала молекулы гексакарбонила вольфрама W(CO)₆. Аналогичная качественно картина возможна и для гексакарбонила молибдена Mo(CO)₆ и гексакарбонила хрома Cr(CO)₆. При этом значения управляющих напряжений условно выбираются как V₁,V₂,V₃.

Последовательность операций при технологическом процессе следующая:

· Позиционирование зонда над заданной точкой поверхности;

· Создание управляющего электрического поля с помощью генератора электростатического напряжения;

Первоначальное значение напряжения V₁ при подводе зонда к поверхности подложки до момента образования туннельно-прозрачного расстояния (8—10 Ангстрем) выбирается величиной до нескольких тысячных эВ.

· Значение напряжения V₂ величиной более нескольких десятых эВ позволяет фиксировать молекулу, атом в заданной точке поверхности подложки или перемещать ее по поверхности.

· Значение напряжения V₃ величиной более нескольких эВ позволяет осаждать заданную молекулу и убирать (режим травления) неправильно осажденный атом. Эти режимы идут за счет воздействия электрического поля, электронов и температуры на адсорбированные молекулы газа.

Pис. 4. Воздействие электрического поля, тока и температуры на активируемую молекулу.

Дата добавления: 2014-01-04