Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1 СЭМ изображения процесса свертки тонких пленок In0.3Ga0.7As толщиной 38нм с жертвенным слоем Al0.75Ga0.25As в двух разных направлениях. (а) Тонкая пленка с размерами 10 × 25 мкм в течение 60 секунд формирует трубку диаметром 3 мкм, посредством сворачивания вдоль короткой стороны. (b) Тонкая пленка с размерами 19 × 50 мкм во время 180 секундного травления формирует трубку толщиной 4 мкм сворачиваясь вдоль длинной стороны.
Рис. 2 Зависимость направления свертки от линейных размеров тонких пленок и диаметра получаемых трубок.
Рис. 3 Зависимость энергии внутренних напряжений пленок от рассогласования параметров для различных типов свертки прямоугольников.
Рис. 4 Вынужденная свертка вдоль длинной стороны прямоугольника с размерами 50 мкм × 19 мкм × 38 нм, достигнутая с помощью анизотропного травления.
Рис. 5 СЭМ-изображение с милиметровым массивом полупроводниковых нанотрубок In0,3Ga0,7As/GaAs диаметром 600нм и толщиной 14 нм.

Массовое производство полупроводниковых нанотрубок

Ключевые слова:  нанотрубки, технология Принца

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

19 декабря 2010

В последнее время все более очевидным становится тот факт, что полупроводниковые нано- и микротрубки перспективны для оптоэлектронии, плазмоники, создания MEMS-ов и т. д. Перспективным подходом для создания полупроводниковых микро- и нанотрубок является технология, разработанная в 1995 году Виктором Яковлевичем Принцем, впоследствии названной Принц-технологией. Схема метода такова: на подложку из арсенида галлия осаждается жертвенный слой AlxGa1-xAs(x = 0.6-0.8), на который, в свою очередь, осаждаются несколько слоев арсенида галлия, допированного алюминием. Несмотря на относительно большое рассогласование параметров, арсенид галлия, допированный индием, осаждается эпитаксиально, что приводит к значительным внутренним напряжениям в такой пленке, а значит, к созданию большого запаса потенциальной энергии в ней. Если же разрушить контакт между напряженной пленкой и подложкой, посредством травления жертвенного слоя, эта потенциальная энергия будет высвобождена, что приведет к сворачиванию пленки в трубку. Такой метод удачно сочетает в себе преимущества bottom-up подхода (эпитаксиальный рост пленок) с Top-down процессом литографии. Это сочетание позволяет облегчить переход к массовому производству полупроводниковых нанотрубок. Очевидно, что для воспроизводимого получения микро- и нанотрубок определенной конфигурации с заданными характеристиками необходимо всесторонне изучить сам процесс сворачивания.

Американские ученые из штата Иллинойс решили проверить, является ли процесс сворачивания полностью зависящим от энергии внутренних напряжений пленки, или же процесс сворачивания зависит от каких-либо других факторов во время сворачивания? Причем американские ученые изучали выбранный процес как теоретически (методом конечного элемента(МКЭ)), так и практически - с помощью фотолитографии и метода химического осаждения из паровой фазы с использованием металлорганических прекурсоров (MOCVD).

Измерения методом конечного элемента производились на четверти образца. Внутренние напряжения в пленке моделировались посредством задания разных температур на пленке и подложке. Очевидно что, моделирование такого эксперимента, при заданных условиях, может привести только к одному варианту сворачивания (например вдоль длинной стороны пленки). Чтобы реализовать другие варианты сворачивания, американские ученые ограничивали способность к сворачиванию одной из сторон на начальном этапе свертки.

На рис. 1 представлен процесс свертки двух прямоугольных пленок In0.2Ga0.8As с разной геометрией. В процессе свертки пленки с размерами 10 × 25 мкм видно, что на начальном этапе она старается свернуться во всех четырех направлениях, что приводит к «тупиковому» состоянию через 45 секунд после начала свертки, однако через 55 секунд все же формируется трубка. Это является свидетельством невероятно высокой гибкости ультратонких неорганических полупроводниковых мембран. На рис. 2 приведены данные по сворачиванию различных полупроводниковых тонкопленочных прямоугольников в интервале длин/ширин 5-100 мкм. Авторы отмечают, что диаметр (величина с) полученных трубок не определяется линейными размерами прямоугольников, но целиком и полностью потенциальной энергией тонких пленок, связанных с рассогласованием параметров. В случае «вытянутых» прямоугольников (b/a) >9 свертка всегда происходит вдоль короткой стороны. Если b/a невелико и С/a<<1, свертка происходит смешанным образом. И только при особом значении b/a ∼ 2.6 происходит свертка вдоль длинной стороны, причем вне зависимости от диаметра трубки и размеров прямоугольника.

Для объяснения такого характера свертки авторы статьи использовали метод конечного элемента (рис. 3). Практически в любом случае сворачивание вдоль короткой стороны более выгодно энергетически, кроме небольшого участка в области начала координат, где преобладает смешанная свертка. Этот рассчет полностью согласуется с практикой, кроме особого случая свертки вдоль длинной стороны.

Авторы отмечают, что в случае анизотропного травления МКЭ показывает, что можно легко менять направление свертки. На рис. 4 показан пример, когда вытянутые прямоугольники сворачиваются вдоль длинной стороны посредством более интенсивного травления вдоль длинной стороны.

В заключении американские ученые демонстрируют сильные стороны Принц-технологии в виде полученного массива полупроводниковых трубок (рис. 5). Также ученые отмечают, что направление свертки определяется не только размерами прямоугольников, но и диаметром получающейся трубки, а с точки зрения энергетики процесса свертки важное значение имеет не только начальное и конечное состояние, но также и путь процесса свертки. Если же будет достигнуто глубокое понимание процесса свертки пленки, ученые не сомневаются в успехе Принц-технологии при создании MEMS, NEMS, применении трубок в наноэлектронике и нанофотонике.

А.А.Адаменков и коллеги по материалам http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl101669u





Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Вырубка нанодерева
Вырубка нанодерева

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Механизмы механо-бактерицидного действия наноструктурных поверхностей. Кубан и кубаноиды. Оптический гетеродин для измерения времени сверхкоротких импульсов. Трещать по швам правильно: однонаправленный разрыв метаматериала.

Завершается прием работ части конкурсов наноолимпиады
31 января завершается прием работ части конкурсов олимпиады "Нанотехнологии - прорв в будущее!"

В магистратуру - с наукой и без экзаменов: конкурс "Науке нужен ты!" для поступающих в магистратуру
Открыт прием заявок на конкурс «Науке нужен ты!», главный приз которого – поступление в магистратуру факультета лазерной фотоники и оптоэлектроники Университета ИТМО.

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.