Новая техника изготовления миниатюрных устройств
 Трехмерная модель вершины Маттерхорн (Швейцария), созданная при помощи новой методики - сканирующей зондовой литографии. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
На сегодняшний день компьютерные чипы и прочие микроэлектронные устройства создаются при помощи оптической и электронно-лучевой литографии, которая используется для того, чтобы формировать нужный рельеф на поверхности образцов. Однако, все эти методики имеют одну общую существенную проблему: они не работают с рельефом, разрешение которого менее 30 нм. Это не просто ограничение конкретных приборов – это фундаментальный предел, т.к. при таких масштабах свою роль начинают играть так называемые «близкие эффекты», когда оптический или электронный луч в процессе литографии «задевает» соседние области, нанося на образец «нежелательные штрихи».
Но группа ученых из лаборатории IBM предложила собственную методику, решающую эту проблему. Техника получила название сканирующей зондовой литографии. Основным инструментом в данном случае является раскаленное наноострие, которое позволяет локально выпаривать материал в тонком приграничном слое образца. Зонд имеет длину порядка 500 нм. При этом диаметр его острия – не более нескольких нанометров. По аналогии с другими приборами, построенными на принципах сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ), зонд закрепляется на подвижном кантиливере. Пьезодвигатели, управляющие положением кантиливера, позволяют позиционировать зонд с точностью до 1 нм. Всю остальную работу выполняет температура.
Произведенные таким образом рельефы впоследствии могут быть перенесены на подложки из кремния, наиболее широко используемого «электронного» материала. Такая возможность открывает перед исследователями широчайшие просторы по развитию устройств наномасштаба в самых разнообразных сферах приложения: от оптоэлектроники до медицины.
Для демонстрации возможностей новой методики специалисты IBM использовали органическое стекло. Выбор пал именно на этот материал благодаря тому, что межмолекулярные связи оргстекла могут быть разрушены при сравнительно невысоких температурах (порядка 300 – 500 градусов по шкале Цельсия).
Стоит отметить, что новая методика в применении является гораздо более дешевой, чем «традиционная» электронно-лучевая литография, т.к. при этом требуется гораздо меньшая энергия. Кроме того, техника может быть относительно легко расширена на трехмерные рельефы. Эту возможность группа продемонстрировала, создав уменьшенную копию швейцарской вершины Маттерхорн в масштабе 1 к 5 миллиардам (т.е. 1 нм модели соответствовало 57 метров в реальном рельефе).
Помимо всего прочего, предложенная методика является не только весьма точной, но и достаточно быстрой. К примеру, самую маленькую в мире трехмерную карту мира исследователи создали всего за 2 минуты.
Исследовательская группа IBM надеется достаточно быстро внедрить технику не только в научные эксперименты, но и на рынок.
Также по теме:
- Металлические наноструктуры можно формировать в течение наносекунд
- Управление свойствами нанопровода на стадии роста – не научная фантастика, а реальность
Источники: