Aktualności

Jak wiadomo – jednym z popularniejszych w nanotechnologii procesów typu top-down jest litografia. Zyskała powszechność swojego zastosowania, dzięki wykorzystywaniu do budowy między innymi układów scalonych. Jednak mimo wielu swoich zalet postanowiono ulepszyć pod kątem zniwelowania produktów ubocznych i wygładzania otrzymanej, szorstkiej powierzchni. Jej nowe oblicze jest genialne w swojej prostocie. 

W standardowej litografii folia światłoczuła jest osadzana na płytce krzemowej, a wzór nazywany „maską” służy do odsłonięcia pewnych części folii. Następnie chemikalia – takie jak roztwór wodorotlenku potasu – wytrawiają wzory w krzemie. Otrzymany produkt trzeba poddać wygładzeniu.  Badacze z The Penn State oraz Southwest Jiaotong University wynaleźli całkowicie inną metodę chemiczną.  Jest to wolny od maski, jednoetapowy proces. Delikatnie pocierali zaokrągloną krzemionkową końcówką urządzenia nazywanego SPM (mikroskop z sondą skanującą) wzdłuż krzemowego substratu materiału bazowego. Tutaj substrat oznacza powierzchnię zewnętrzną. Przy kontakcie z parą wodną w powietrzu, górna warstwa krzemu tworzy wiązania z końcówką sondy skanującej. To skutkuje „zsunięciem się” pojedynczej warstwy atomów wskutek ruchu sondy wzdłuż krzemu. Atomy w niższych warstwach nie biorą udziału w reakcji chemicznej, więc pozostają nieuszkodzone.

Jak zachodzi cały proces w skali atomowej? Mechanizm usuwania jest inicjowany, kiedy krzem jest wystawiony na działanie powietrza. Górna warstwa atomów krzemu reaguje z cząsteczkami wody, tworząc wiązanie krzem-tlen-wodór. Następnie powierzchnia tlenku krzemu sondy skanującej tworzy wiązanie krzem-tlen-krzem z powierzchnią substratu pod działaniem siły poruszającej końcówkę sondy. Ułatwia to usunięcie warstwy atomów z najbardziej zewnętrznej powierzchni substratu.

Wytrawianie warstw atomowych może zapewnić rozdzielczość w głąb materiału, jednocześnie bez potrzeby używania „warstw ofiarnych” i ostrych chemikaliów. Ci, którzy się tym zajmują, uznają tę technikę za jak najbardziej użyteczną. Ten rodzaj metod wzorowania jest zbyt powolny do mikrofabrykacji jak na daną chwilę. Jednak badacze mogą jej używać do tworzenia platform do testowania urządzeń elektronicznych o wymiarach Angstromowych czy w skali pojedynczych atomów. Przynajmniej jedna firma, IBM, eksperymentowała z różnymi macierzami sondowymi. Te eksperymenty mogą doprowadzić do produkcji urządzeń wzorcujących na wielką skalę.

Źródło tekstowe: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/04/180426125926.htm

Redaktor: Jagoda M. Wierzbicka