✖


Jump to content

Сканирующая зондовая литография

    Add links

    Сканирующая зондовая литография [1] ( SPL ) описывает набор нанолитографических методов создания рисунка на материале на наноуровне с использованием сканирующих зондов. Это метод прямой записи без маски , который обходит дифракционный предел и может достигать разрешения ниже 10 нм. [2] Это считается альтернативной технологией литографии, часто используемой в академической и исследовательской среде. Термин «сканирующая зондовая литография» был придуман после первых экспериментов по созданию рисунка с помощью сканирующих зондовых микроскопов (СЗМ) в конце 1980-х годов. [3]

    Классификация

    [ редактировать ]

    Различные подходы к SPL можно классифицировать по их цели: добавление или удаление материала, по общей природе процесса (химическому или физическому) или по движущим механизмам взаимодействия зонда с поверхностью, используемым в процессе формирования рисунка: механический , термические , диффузионные и электрические .

    Обзор

    [ редактировать ]

    Механический/термомеханический

    [ редактировать ]

    Механическая сканирующая зондовая литография (m-SPL) представляет собой нанообработку или наноцарапание. [4] подход сверху вниз без применения тепла. [5] Термомеханический SPL применяет тепло вместе с механической силой, например, вдавливание полимеров в памяти Millipede .

    Термальный

    [ редактировать ]
    Основная статья: Литография с термосканирующим зондом

    В литографии с термосканирующим зондом (t-SPL) используется нагреваемый сканирующий зонд для эффективного удаления материала с поверхности без приложения значительных механических сил. Глубину рисунка можно контролировать для создания 3D-структур высокого разрешения. [6] [7]

    Термохимический

    [ редактировать ]
    Основная статья: Термохимическая нанолитография

    В термохимической сканирующей литографии (tc-SPL) или термохимической нанолитографии (TCNL) кончики сканирующих зондов используются для инициирования термически активированных химических реакций с целью изменения химической функциональности или фазы поверхностей. Такие термоактивируемые реакции были показаны в белках . [8] органические полупроводники , [9] электролюминесцентные сопряженные полимеры, [10] и наноленточные резисторы. [11] Кроме того, снятие защиты с функциональных групп [12] (иногда с учетом температурных градиентов [13] ), восстановление оксидов, [14] и кристаллизация пьезоэлектрической/сегнетоэлектрической керамики. [15] было продемонстрировано.

    Погружная ручка/термопогружная ручка

    [ редактировать ]
    Основная статья: Нанолитография пером

    Литография с помощью сканирующего зонда (dp-SPL) или нанолитография с использованием погружного пера (DPN) — это метод литографии с помощью сканирующего зонда, основанный на диффузии , при котором кончик используется для создания узоров на ряде веществ путем нанесения различных жидких чернил. . [16] [17] [18] Термическая литография с использованием сканирующего зонда или термическая нанолитография с помощью пера (TDPN) расширяет возможности используемых чернил до твердых веществ, которые можно наносить в жидкой форме при предварительном нагреве зондов. [19] [20] [21]

    Окисление

    [ редактировать ]
    Основная статья: Нанолитография локального окисления

    Литография с сканирующим зондом окисления (o-SPL), также называемая нанолитографией локального окисления (LON), окислением сканирующего зонда, наноокислением, локальным анодным окислением, литографией окисления AFM , основана на пространственном ограничении реакции окисления . [22] [23]

    Предвзятость, вызванная

    [ редактировать ]

    В литографии со сканирующим зондом, индуцированной смещением (b-SPL), используются сильные электрические поля , создаваемые на вершине кончика зонда, когда между наконечником и образцом подается напряжение, чтобы облегчить и ограничить различные химические реакции разложения газов. [24] или жидкости [2] [25] для локального нанесения и выращивания материалов на поверхностях.

    Наведенный ток

    [ редактировать ]

    В токовой сканирующей зондовой литографии (c-SPL) помимо сильных электрических полей b-SPL также сфокусированный электронный ток , исходящий из кончика СЗМ, для создания наноструктур, например, в полимерах. используется [26] и молекулярные стекла. [27]

    Магнитный

    [ редактировать ]

    Были разработаны различные методы сканирования зондами для записи рисунков намагничивания в ферромагнитные структуры, которые часто называют методами магнитного SPL. Термическая магнитно-сканирующая зондовая литография (tam-SPL) [28] работает за счет использования нагреваемого сканирующего зонда для локального нагрева и охлаждения областей обменно-смещенного ферромагнитного слоя в присутствии внешнего магнитного поля. Это вызывает сдвиг петли гистерезиса экспонированных областей, фиксируя намагниченность в другой ориентации по сравнению с неэкспонированными областями. Закрепленные области после охлаждения становятся стабильными даже в присутствии внешних полей, что позволяет записывать произвольные наноструктуры в намагниченность ферромагнитного слоя.

    В массивах взаимодействующих ферромагнитных наноостровков, таких как искусственный спиновый лед , методы сканирующего зонда использовались для записи произвольных магнитных структур путем локального изменения намагниченности отдельных островов. Магнитная запись, управляемая топологическими дефектами (TMW) [29] использует диполярное поле намагниченного сканирующего зонда для создания топологических дефектов в поле намагничивания отдельных ферромагнитных островков. Эти топологические дефекты взаимодействуют с краями островков и аннигилируют, оставляя намагниченность обратной. Другой способ записи таких магнитных узоров - это создание узоров с помощью магнитно-силовой микроскопии. [30] где применяется внешнее магнитное поле немного ниже поля переключения наноостровков и используется намагниченный сканирующий зонд для локального повышения напряженности поля выше той, которая необходима для изменения намагниченности выбранных островков.

    В магнитных системах, где межфазные взаимодействия Дзялошинского-Мория стабилизируют магнитные текстуры, известные как магнитные скирмионы , для прямой записи скирмионов и решеток скирмионов используется сканирующая зондовая магнитная нанолитография. [31] [32]

    Сравнение с другими методами литографии

    [ редактировать ]

    Будучи последовательной технологией, SPL по своей сути медленнее, чем, например, фотолитография или литография наноимпринтов , в то время как распараллеливание, необходимое для массового производства, считается крупным системы проектным усилием ( см. Также «Многоножка памяти »). Что касается разрешения, методы SPL обходят предел оптической дифракции благодаря использованию сканирующих зондов по сравнению с фотолитографическими методами. на месте Некоторые датчики имеют встроенные возможности метрологии , что позволяет контролировать обратную связь во время процесса записи. [33] SPL работает в условиях окружающей атмосферы без необходимости сверхвысокого вакуума ( СВВ ), в отличие от электронно-лучевой или EUV-литографии .

    Ссылки

    [ редактировать ]
    1. ^ Гарсия, Рикардо; Нолл, Армин В.; Риедо, Элиза (август 2014 г.). «Усовершенствованная сканирующая зондовая литография». Природные нанотехнологии . 9 (8): 577–587. arXiv : 1505.01260 . Бибкод : 2014НатНа...9..577Г . дои : 10.1038/nnano.2014.157 . ISSN   1748-3387 . ПМИД   25091447 . S2CID   205450948 .
    2. ^ Перейти обратно: а б Мартинес, Р.В.; Лосилла, Н.С.; Мартинес, Дж.; Хуттель, Ю.; Гарсия, Р. (1 июля 2007 г.). «Нанесение рисунков на полимерные структуры с разрешением 2 нм и полушагом 3 нм в условиях окружающей среды». Нано-буквы . 7 (7): 1846–1850. Бибкод : 2007NanoL...7.1846M . дои : 10.1021/nl070328r . ISSN   1530-6984 . ПМИД   17352509 .
    3. ^ Патент США 4785189.
    4. ^ Ян, Йонгда; Ху, Чжэньцзян; Чжао, Сюэшэнь; Солнце, Дао; Донг, Шен; Ли, Сяодун (2010). «Нисходящая наномеханическая обработка трехмерных наноструктур методом атомно-силовой микроскопии» . Маленький . 6 (6): 724–728. дои : 10.1002/smll.200901947 . ПМИД   20166110 .
    5. ^ Чен, Сян-Ань; Линь, Синь-Ю; Линь, Хе-Нан (17 июня 2010 г.). «Локальный поверхностный плазмонный резонанс в одиночных золотых нанопроволоках, изготовленных литографическим способом». Журнал физической химии C. 114 (23): 10359–10364. дои : 10.1021/jp1014725 . ISSN   1932-7447 .
    6. ^ Хуа, Юэмин; Саксена, Шубхам; Ли, Юнг К.; Кинг, Уильям П.; Хендерсон, Клиффорд Л. (2007). Лерсель, Майкл Дж (ред.). «Прямая трехмерная наноразмерная термическая литография на высоких скоростях с использованием нагретых кантилеверов атомно-силового микроскопа». Новые литографические технологии XI . 6517 : 65171L–65171L–6. Бибкод : 2007SPIE.6517E..1LH . дои : 10.1117/12.713374 . S2CID   120189827 .
    7. ^ Пирес, Давид; Хедрик, Джеймс Л.; Сильва, Ануха Де; Фроммер, Джейн; Гоцманн, Бернд; Вольф, Хейко; Деспон, Мишель; Дюриг, Урс; Нолл, Армин В. (2010). «Наномасштабное трехмерное формирование структуры молекулярных резистов с помощью сканирующих зондов» . Наука . 328 (5979): 732–735. Бибкод : 2010Sci...328..732P . дои : 10.1126/science.1187851 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   20413457 . S2CID   9975977 .
    8. ^ Мартинес, Рамзес V; Мартинес, Хавьер; Кьеза, Марко; Гарсия, Ричард; Коронадо, Юджин; Пинилья-Сьенфуэгос, Елена; Отец Серджио (2010). «Крупномасштабное наноструктурирование одиночных белков, используемых в качестве носителей магнитных наночастиц». Продвинутые материалы . 22 (5): 588–591. Бибкод : 2010АдМ....22..588М . дои : 10.1002/adma.200902568 . hdl : 10261/45215 . ПМИД   20217754 . S2CID   43146735 .
    9. ^ Фенвик, Оливер; Божец, Лоран; Кредингтон, Дэн; Хаммиш, Аззедин; Лаццерини, Джованни Маттиа; Зильберберг, Ярон Р.; Качиалли, Франко (октябрь 2009 г.). «Термохимическое наноструктурирование органических полупроводников». Природные нанотехнологии . 4 (10): 664–668. Бибкод : 2009NatNa...4..664F . дои : 10.1038/nnano.2009.254 . ISSN   1748-3387 . ПМИД   19809458 .
    10. ^ Ван, Дебин; Ким, Суэнн; II, Уильям Д. Андервуд; Джордано, Энтони Дж.; Хендерсон, Клиффорд Л.; Дай, Жентинг; Кинг, Уильям П.; Мардер, Сет Р.; Риедо, Элиза (07 декабря 2009 г.). «Прямое написание и характеристика наноструктур поли(п-фениленвинилена)». Письма по прикладной физике . 95 (23): 233108. Бибкод : 2009ApPhL..95w3108W . дои : 10.1063/1.3271178 . hdl : 1853/46878 . ISSN   0003-6951 .
    11. ^ Шоу, Джозеф Э; Ставриноу, Пол Н; Антопулос, Томас Д. (2013). «Создание рисунка наноструктурированных пентаценовых транзисторов по требованию методом сканирующей термической литографии». Продвинутые материалы . 25 (4): 552–558. Бибкод : 2013AdM....25..552S . дои : 10.1002/adma.201202877 . hdl : 10044/1/19476 . ПМИД   23138983 . S2CID   205247133 .
    12. ^ Ван, Дебин; Кодали, Вамси К; Андервуд II, Уильям Д.; Ярвхольм, Йонас Э; Окада, Такаши; Джонс, Саймон С; Руми, Мариакристина; Дай, Жентинг; Кинг, Уильям П.; Мардер, Сет Р.; Кертис, Дженнифер Э; Риедо, Элиза (2009). «Термохимическая нанолитография многофункциональных наношаблонов для сборки нанообъектов». Передовые функциональные материалы . 19 (23): 3696–3702. дои : 10.1002/adfm.200901057 . S2CID   96263209 .
    13. ^ Кэрролл, Кейт М.; Джордано, Энтони Дж.; Ван, Дебин; Кодали, Вамси К.; Скримджер, Ян; Кинг, Уильям П.; Мардер, Сет Р.; Риедо, Элиза; Кертис, Дженнифер Э. (9 июля 2013 г.). «Изготовление наномасштабных химических градиентов с помощью термохимической нанолитографии». Ленгмюр . 29 (27): 8675–8682. дои : 10.1021/la400996w . ISSN   0743-7463 . ПМИД   23751047 .
    14. ^ Вэй, Чжунцин; Ван, Дебин; Ким, Суэнн; Ким, Су-Янг; Ху, Йике; Якс, Майкл К.; Ларакуэнте, Арнальдо Р.; Дай, Жентинг; Мардер, Сет Р. (11 июня 2010 г.). «Наномасштабное настраиваемое восстановление оксида графена для графеновой электроники». Наука . 328 (5984): 1373–1376. Бибкод : 2010Sci...328.1373W . CiteSeerX   10.1.1.635.6671 . дои : 10.1126/science.1188119 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   20538944 . S2CID   9672782 .
    15. ^ Ким, Суэнн; Бастани, Ясер; Лу, Хайдун; Кинг, Уильям П.; Мардер, Сет; Сэндхейдж, Кеннет Х ; Груверман, Алексей; Риедо, Элиза; Бассири-Гарб, Назанин (2011). «Прямое изготовление сегнетоэлектрических наноструктур произвольной формы на подложках из пластика, стекла и кремния». Продвинутые материалы . 23 (33): 3786–90. дои : 10.1002/adma.201101991 . ПМИД   21766356 . S2CID   205241466 .
    16. ^ Яшке, Манфред; Батт, Ханс-Юрген (1 апреля 1995 г.). «Осаждение органического материала кончиком сканирующего силового микроскопа». Ленгмюр . 11 (4): 1061–1064. дои : 10.1021/la00004a004 . ISSN   0743-7463 .
    17. ^ Джинджер, Дэвид С; Чжан, Хуа; Миркин, Чад А. (2004). «Эволюция нанолитографии пером». Angewandte Chemie, международное издание . 43 (1): 30–45. CiteSeerX   10.1.1.462.6653 . дои : 10.1002/anie.200300608 . ПМИД   14694469 .
    18. ^ Пинер, Ричард Д.; Чжу, Цзинь; Сюй, Фэн; Хон, Сынхун; Миркин, Чад А. (29 января 1999 г.). « Нанолитография «Dip-Pen». Наука . 283 (5402): 661–663. дои : 10.1126/science.283.5402.661 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   9924019 . S2CID   27011581 .
    19. ^ Нельсон, бакалавр; Кинг, В. П.; Ларакуэнте, Арканзас; Шихан, ЧП; Уитмен, ЖЖ (16 января 2006 г.). «Прямое осаждение непрерывных металлических наноструктур методом термической нанолитографии пером». Письма по прикладной физике . 88 (3): 033104. Бибкод : 2006ApPhL..88c3104N . дои : 10.1063/1.2164394 . ISSN   0003-6951 .
    20. ^ Ли, У Гён; Робинсон, Джереми Т.; Ганлик, Дэниел; Стайн, Рори Р.; Таманаха, Сай Р.; Кинг, Уильям П.; Шиэн, Пол Э. (14 декабря 2011 г.). «Химически изолированные графеновые наноленты, обратимо сформированные во флюорографене с использованием полимерных нанопроволочных масок». Нано-буквы . 11 (12): 5461–5464. Бибкод : 2011NanoL..11.5461L . дои : 10.1021/nl203225w . ISSN   1530-6984 . ПМИД   22050117 .
    21. ^ Ли, У Кён; Дай, Жентинг; Кинг, Уильям П.; Шиэн, Пол Э. (13 января 2010 г.). «Безмасочная наномасштабная запись наночастиц-полимерных композитов и сборок наночастиц с использованием термических нанозондов». Нано-буквы . 10 (1): 129–133. Бибкод : 2010NanoL..10..129L . дои : 10.1021/nl9030456 . ISSN   1530-6984 . ПМИД   20028114 .
    22. ^ Дагата, Дж.А.; Шнейр, Дж.; Харари, ХХ; Эванс, CJ; Постек, Монтана; Беннетт, Дж. (14 мая 1990 г.). «Модификация пассивированного водородом кремния с помощью сканирующего туннельного микроскопа, работающего на воздухе» . Письма по прикладной физике . 56 (20): 2001–2003. Бибкод : 1990АпФЛ..56.2001Д . дои : 10.1063/1.102999 . ISSN   0003-6951 .
    23. ^ Гарсия, Рикардо; Мартинес, Рамзес В.; Мартинес, Хавьер (16 декабря 2006 г.). «Нанохимия и нанолитографии со сканирующими зондами - Обзоры химического общества (RSC Publishing)» . Обзоры химического общества . 35 (1): 29–38. дои : 10.1039/B501599P . hdl : 10261/18736 . ПМИД   16365640 . Проверено 8 мая 2015 г.
    24. ^ Гарсия, Р.; Лосилла, Н.С.; Мартинес, Дж.; Мартинес, Р.В.; Паломарес, Ф.Дж.; Хуттель, Ю.; Кальварези, М.; Зербетто, Ф. (5 апреля 2010 г.). «Наноструктурирование углеродистых структур путем полевого расщепления углекислого газа с помощью силового микроскопа». Письма по прикладной физике . 96 (14): 143110. Бибкод : 2010ApPhL..96n3110G . дои : 10.1063/1.3374885 . hdl : 10261/25613 . ISSN   0003-6951 .
    25. ^ Суэц, Итай; и др. (2007). «Литография с помощью высокопольного сканирующего зонда в гексадекане: переход от индуцированного полем окисления к разложению растворителем посредством модификации поверхности». Продвинутые материалы . 19 (21): 3570–3573. Бибкод : 2007AdM....19.3570S . дои : 10.1002/adma.200700716 . S2CID   55556149 .
    26. ^ Люксютов Сергей Ф.; Вайя, Ричард А.; Парамонов Павел Борисович; Джул, Шейн; Уотерхаус, Линн; Ралич, Роберт М.; Сигалов, Григорий; Санкактар, Эрол (июль 2003 г.). «Электростатическая нанолитография в полимерах с использованием атомно-силовой микроскопии». Природные материалы . 2 (7): 468–472. Бибкод : 2003NatMa...2..468L . дои : 10.1038/nmat926 . ISSN   1476-1122 . ПМИД   12819776 . S2CID   17619099 .
    27. ^ Кестнер, Маркус; Хофер, Мануэль; Ранжелоу, Иво В. (2013). «Нанолитография сканирующими зондами на каликсареновом молекулярном стеклорезисте с использованием литографии смешанного типа» . Журнал микро/нанолитографии, MEMS и MOEMS . 12 (3): 031111. Бибкод : 2013JMM&M..12c1111K . дои : 10.1117/1.JMM.12.3.031111 . S2CID   122125593 .
    28. ^ Альбизетти, Э.; Петти, Д.; Панкальди, М.; Мадами, М.; Такки, С.; Кертис, Дж.; Кинг, В. П.; Папп, А.; Чаба, Г.; Пород, В.; Вавассори, П.; Риедо, Э.; Бертакко, Р. (2016). «Создание реконфигурируемых магнитных ландшафтов с наноструктурами с помощью термической сканирующей зондовой литографии» (PDF) . Природные нанотехнологии . 11 (6): 545–551. Бибкод : 2016НатНа..11..545А . дои : 10.1038/nnano.2016.25 . hdl : 11311/1004182 . ISSN   1748-3395 . ПМИД   26950242 .
    29. ^ Гартсайд, Джей Си; Арроо, DM; Берн, DM; Беммер, В.Л.; Москаленко А.; Коэн, Л.Ф.; Брэнфорд, WR (2017). «Реализация основного состояния в искусственном спиновом льду кагоме посредством магнитной записи, управляемой топологическими дефектами». Природные нанотехнологии . 13 (1): 53–58. arXiv : 1704.07439 . Бибкод : 2018НатНа..13...53Г . дои : 10.1038/s41565-017-0002-1 . ПМИД   29158603 . S2CID   119338468 .
    30. ^ Ван, Юн-Лей; Сяо, Чжи-Ли; Снежко, Алексей; Сюй, Цзин; Окола, Леонидас Э.; Диван, Ралу; Пирсон, Джон Э.; Крэбтри, Джордж В .; Квок, Вай-Квонг (20 мая 2016 г.). «Перезаписываемый искусственный магнитно-зарядовый лед». Наука . 352 (6288): 962–966. arXiv : 1605.06209 . Бибкод : 2016Sci...352..962W . doi : 10.1126/science.aad8037 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   27199423 . S2CID   28077289 .
    31. ^ Чжан, Сенфу; Чжан, Цзюньвэй; Чжан, Цян; Бартон, Крейг; Ной, Волкер; Чжао, Юлей; Хоу, Чжипенг; Вэнь, Ян; Гонг, Чен; Касакова, Ольга; Ван, Вэньхун; Пэн, Юн; Гаранин Дмитрий А.; Чудновский Евгений Михайлович; Чжан, Сисян (2018). «Прямая запись скирмионных решеток при комнатной температуре и нулевом поле путем сканирования локального магнитного поля». Письма по прикладной физике . 112 (13): 132405. Бибкод : 2018АпФЛ.112м2405З . дои : 10.1063/1.5021172 . hdl : 10754/627497 .
    32. ^ Огнев А.В.; Колесников А.Г.; Ким, Ён Джин; Ча, Ин Хо; Садников А.В.; Никитов С.А.; Солдатов, ИВ; Талапатра, А.; Моханти, Дж.; Мручкевич, М.; Ге, Ю.; Кербер, Н.; Диттрих, Ф.; Вирнау, П.; Кляуи, М.; Ким, Янг Гын; Самардак, А.С. (2020). «Магнитная нанолитография Скирмиона с прямой записью» (PDF) . АСУ Нано . 14 (11): 14960–14970. дои : 10.1021/acsnano.0c04748 . ПМИД   33152236 . S2CID   226270306 .
    33. ^ [1] Система и метод нанолитографии со сканирующим зондом (EP2848997 A1)
    Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Scanning_probe_lithography&oldid=1214879791"
    Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
    Arc.Ask3.Ru
    Номер скриншота №: 458b6e0a1389a0299429ee7c0597922c__1711038900
    URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/45/2c/458b6e0a1389a0299429ee7c0597922c.html
    Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
    Scanning probe lithography - Wikipedia
    Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)