Предложен новый подход к нанотехнологиям через трещины
 Пример искусственно сформированной нанотрещины, напоминающей "стежки" швейной машины. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Трещины нанометрового размера могут образовываться, когда два материала, имеющие различные кристаллические структуры, размещаются друг на друге. Механическое напряжение накапливается на границе раздела между материалами, деформирует кристаллические структуры и, в конечном счете, создает трещину, которая распространяется по обоим материалам, если при деформации было накоплено достаточно потенциальной энергии, чтобы разорвать межатомные или межмолекулярные связи. К примеру, это может произойти, если тонкий слой нитрида кремния наносится на кремниевую подложку. В этом случае трещины распространяются неконтролируемо через один или оба слоя материала.
Однако группа ученых из Ewha Womans University (Южная Корея) «научилась» контролировать формирование подобных трещин, что позволило применить их для создания сложных моделей поверхности кремниевой подложки. Для этого они заранее сформировали на поверхности кремниевой пластины крошечные структуры толщиной порядка 0.5 мм. Идея заключалась в том, что созданные таким образом «микро-вырезы» будут контролировать впоследствии процесс накопления и расходования потенциальной энергии деформации при нанесении на поверхность тонкой пленки нитрида кремния. Кроме того, на поверхности были также созданы ступене-подобные барьеры, которые должны были остановить распространение трещин или отделить отдельные области поверхности с трещинами.
Применяя технику осаждения нитрида кремния из пара, сотрудники Университета обнаружили, что трещины образуются и распространяются спонтанно. Однако они были в состоянии делать трещины прямыми или волнистыми при помощи изменения ориентации кристаллических плоскостей в пластинах, а также настройкой параметров эксперимента (температуры и давления пара). А располагая тонкую пленку диоксида кремния между слоями чистого кремния и его нитрида, они смогли сформировать весьма специфическую трещину, напоминающую стежки швейной машины. При этом ширина сформированных трещин изменялась в пределах от 10 до 120 нм, при этом волнистые трещины чаще всего оказывались шире, чем прямолинейные.
В ходе эксперимента ученые также обнаружили, что они могут изменять направление распространения трещины, «преломляя» ее, как световую волну», покрывая лишь часть поверхности кремния упомянутым выше промежуточным слоем.
В своей работе, опубликованный в журнале Nature, научная группа утверждает, что предложенный ими метод может обеспечить более быстрое и дешевое изготовление микрочипов, чем обычный для таких случаев метод литографии. А основное преимущество такого подхода заключается в том, что эксперимент занимает не так много времени: не нужно практически никакой предварительной подготовки, основные временные затраты – это непосредственно формирование трещин. Это серьезный успех по сравнению с днями и неделями, которые требуются на методики обычной литографии.
Также по теме:
- У кремниевой фотоники появился новый источник света, работающий при комнатной температуре
- Предложен способ создания кремниевых нанопроводов различных политипов, а также их возможное применение
- А существует ли гигантское пьезосопротивление у кремниевых нанопроводов?
- Карбид кремния открывает новые возможности для квантовых вычислений
- Element Silicon, Si, Metalloid
Источники: