Kuvioiden etsaus atomien tasolla

Penn Staten sekä kiinalaisten Southwest Jiaotongin ja Tsinghuan yliopistojen yhteinen tiimi on kehittänyt tarkan kemikaaleista vapaan menetelmän nanokokoisten piirteiden etsaamiseksi piikiekkoihin.

Standardissa litografiassa käytetään valomaskeja, vahvoja kemikaaleja sekä karhennetun pinnan tasoitusta haluttujen kuvioiden tuottamiseksi piikiekolle.

Nyt tutkijat kehittivät täysin erilaisen, ilman kemikaaleja ja maskia toimivan yksivaiheisen prosessin.

He hierovat kevyesti pyyhkäisymikroskoopin koetinkärkeä piisubstraatilla. Kun pii altistuu ilmassa olevalle vesihöyrylle sen pintakerros muodostaa sidoksia skannausanturin kärjen kanssa ja yksi kerros atomeja liukuu pois, kun koetin siirtyy piin yli. Koska alla olevat atomit eivät osallistu kemialliseen reaktioon, ne ovat täysin vahingoittumattomia.

"Se on todella ainutlaatuinen idea, toteaa Penn Staten professori Sean Kim. "Kyseessä on niin sanottu tribokemiallinen reaktio. Toisin kuin lämmön, valon tai sähkökentän aiheuttamat kemialliset reaktiot, mekaanisesti stimuloidut kemialliset reaktiot ovat vähemmän ymmärrettyjä."

Poistamismekanismi käynnistyy, kun pii altistetaan ilmalle ja piiatomien ylin pintakerros reagoi vesimolekyylien kanssa pii-happi-vety sidoksia tuottaen. Sitten kärjen piioksidipinta muodostaa piioksidi-pii sidoksen substraattipinnalle liikkuvan kärjen leikkausvoiman alla. Tämä helpottaa piinatomin poistamista alustan ylimmästä pinnasta.

Tekniikasta voi olla iloa nanovalmistuksessa, jossa yritetään pienentää laitteiden ominaisuuksia atomimittakaavan ulottuvuuteen, Kim uskoo. "Atomisen kerroksen syövytys voi tuottaa syvyysresoluution, joka halutaan saada ilman uhrattavia kerroksia ja vahvoja kemikaaleja".

Tällainen kuviointimenetelmä on liian hidas mikropiiriteollisuuteen tällä hetkellä, Kim myöntää. Tutkijat voisivat kuitenkin käyttää sitä luomaan alustan elektronisten ja mikroelektromekaanisten laitteiden testaamiseen Angströmien tai yksittäisten atomien mittakaavassa. Tutkijoiden mukaan ainakin IBM on jo tehnyt kokeita useammilla koetinkärjillä varustettuna. Sitä kautta tekniikan voisi skaalata laajempaan käyttöön.

Aiheesta aiemmin:

Kunnon kontakti puhtaaseen grafeeniin