211service.com
Ein harter Tipp für die Nano-Manipulation
IBMs Forschungslabor Zürich —wo mehrere bahnbrechende Mikroskopiewerkzeuge erfunden wurden—hat eine robuste neue Beschichtung für die Spitze eines Rasterkraftmikroskops (AFM) geschaffen, ein Gerät, das verwendet werden kann, um nanoskalige Bilder aufzunehmen, wenn die Spitze am Ende über eine Oberfläche geführt wird ein mikroskopischer Ausleger. Die Beschichtung könnte die Einsatzmöglichkeiten von AFM auf die Herstellung von lithografischen Masken für die elektronische Fertigung mit 10 Nanometer großen Merkmalen erweitern – über die Grenzen herkömmlicher Prozesse wie der Elektronenstrahllithografie hinaus.
Wissenschaftler wollten schon lange Atomspitzen auf diese Weise verwenden, aber es ist schwierig zu verhindern, dass sich die Siliziumspitzen beim Bewegen über eine Oberfläche zu schnell abnutzen, sagt Mark Lantz, Leiter der Speicherforschung am Zürcher Forschungslabor von IBM.
Eine übliche Methode, um Atomspitzen verschleißfester zu machen, besteht darin, eine Diamantbeschichtung hinzuzufügen. Aber Diamant ist überraschend instabil, sagt Lantz. Es brennt, wenn es auf etwa 400 °C erhitzt wird, was für bestimmte Anwendungen unpraktisch ist. Ursprünglich hatte IBM es sich zum Ziel gesetzt, erhitzte Spitzenarrays zum Brennen von Vertiefungen in dünnen Polymersubstraten zu verwenden, um digitale Speicher zu speichern – ein Konzept, das als . bekannt ist Tausendfüßler Gedächtnis . IBM verfolgt nicht mehr den Tausendfüßlerspeicher als Verbrauchertechnologie, hofft jedoch, ihn für Archivspeichersysteme oder die schnelle biologische Bildgebung subzellulärer Prozesse anzupassen.
Die IBM-Forscher tragen eine Schicht Siliziumkarbid auf, ein Material, das etwas weicher als Diamant ist, aber beim Erhitzen nicht brennt. Siliziumkarbid hat eine extrem hohe Schmelztemperatur, sodass es auch bei 1.400 °C noch seine Festigkeit behält, sagt Lantz.
Das Team entwickelte ein neuartiges Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Beschichtung. Es wurde in Zusammenarbeit mit Robert Carpick und Kollegen von der University of Pennsylvania sowie Kumar Sridharan und Kollegen von der University of Wisconsin entwickelt. Details der Arbeit wurden gestern in der Zeitschrift veröffentlicht Fortschrittliche Funktionsmaterialien .
Das Verfahren beinhaltet das Implantieren von Kohlenstoffionen in eine Spitze durch Umgeben der Spitze mit Plasma, das die Kohlenstoffionen enthält, und anschließendes Anlegen einer Hochspannung zwischen dem Plasma und der Spitze, wodurch bewirkt wird, dass die Ionen in ihre Oberfläche eingebettet werden. Als nächstes wird die Spitze auf 1.100 °C erhitzt, eine Temperatur, die ausreicht, um die Kohlenstoffionen mit nahegelegenen Siliziumatomen reagieren zu lassen, um eine dünne Beschichtung aus Siliziumkarbid zu bilden. Die Schichtdicke beträgt etwa 15 bis 18 Nanometer, und ganz am Scheitelpunkt der Spitze, wo die Abmessungen kleiner werden, sind die letzten 30 Nanometer der Spitze reines Siliziumkarbid, sagt Lantz.
Tschad Mirkin , Direktor des International Institute for Nanotechnology an der Northwestern University, sagt, dass die Geschwindigkeit im Allgemeinen und bei Aufgaben wie der Speicherspeicherung das größte Problem ist, das den Nutzen einschränkt. Aber er fügt hinzu, dass die Verwendung eines AFM zur Herstellung einer lithografischen Maske sinnvoll wäre, da Geschwindigkeit nicht so wichtig ist.