Светопись в наномасштабе становится реальностью
 Изображение, полученное на поверхности методом оптической нанолитографии. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Для создания компонент интегрированных оптоэлектронных устройств, имеющих масштабы в несколько десятков нанометров, ученые уже достаточно давно разрабатывают различные методики литографии. Однако, все они имеют те или иные недостатки. Например, так называемая литография «дальнего поля» ограничена в своих возможностях дифракционным пределом света. Это означает, что теоретически невозможно создать с ее помощью на поверхности «артефакты», меньшие, чем несколько сотен нанометров. С другой стороны, техники, базирующиеся на ближнее-польных взаимодействиях (сканирующая оптическая микроскопия, scanning optical microscopy, NSOM) может преодолевать дифракционный предел при помощи очень близкого позиционирования источника света рядом с поверхностью. Но она достаточно медлительна, т.е. позволяет «обрабатывать» лишь небольшие по площади поверхности.
А вот новый метод, предложенный коллегами из Northwestern University (Чикаго, США) не обладает ни одним из этих недостатков. Техника получила название литографии светового пера (beam pen lithography, BPL). В своей основе техника использует достоинства двух существовавших ранее методик: ближнее-польной сканирующей оптической литографии ("near-field" scanning optical microscopy, NSOM) и литографии полимерного пера (polymer-pen lithography, PPL), ранее предложенной той же научной группой.
PPL базируется на использовании тонкого полимерного острия для доставки химических веществ к точкам поверхности, в то время, как новая BPL использует идею доставки света к поверхностям, покрытым светочувствительным материалом. К слову, методика перекликается с еще одной идеей, предложенной учеными еще в 1999 году, где для обработки поверхности использовались разные виды «химических чернил», в том числе: проводящие полимеры, биологические молекулы, металлические наночастицы и т.п.
В своей работе методика BPL использует массив из порядка 200 крошечных полимерных пирамидальных «наконечников», позволяющих создавать нано- и микро- изображения на крупных поверхностях (площадями порядка нескольких квадратных сантиметров). Каждое такое острие имеет прямоугольное основание шириной в несколько десятков микрон, сужаясь к концу до 60 нм. Снаружи каждое полимерное острие покрыто тонким слоем золота (на всей поверхности, за исключением острия и основания). Таким образом, свет, попадающий в «пирамиду» через более широкое основание практически фокусируется в заданной точке, позволяя формировать любое изображение на кремниевой поверхности, предварительно покрытой фоточувствительным материалом.
Главное преимущество примененной идеологии в том, что толщина каждого острия может варьироваться от 5 до 500 нм; кроме того, из массива могут быть «включены» лишь некоторые «пирамиды».
Для того чтобы наглядно продемонстрировать возможности новой техники, научная группа «отрисовала» 15 тысяч одинаковых изображений Чикаго на поверхности. Каждое изображение состоит из 182 точек на расстоянии примерно 500 нм.
Также по теме:
- Методики нанолитографии развиваются благодаря магнитному полю
- Разработан одношаговый процесс производства наноцепей из графена
Источники: