Gelukkig #NanotechnologieDag!
De datum, 10/9, is een knipoog naar de nanometerschaal, waar objecten slechts miljardsten van een meter (10⁻⁹ meter) overspannen.
We vieren het met de nanotechnologiegemeenschap door een artikel over AFM-Based Electrochemical Etching in de blogpost van vandaag te plaatsen.
Nanofabricage omvat opgeschaalde, betrouwbare en kosteneffectieve productie van materialen, structuren, apparaten en systemen op nanoschaal. Het leidt tot de productie van verbeterde materialen en nieuwe producten, en gefabriceerde structuren met unieke eigenschappen op nanoschaal zijn in staat om kwantumsprongen en verbetering van hoogwaardige technologieën mogelijk te maken, van nieuwe sensoren, gegevensopslag met hoge dichtheid en medicijnafgifte tot hoge -sterke materialen en energiezuinige zonnecellen. Deze toepassingen leiden tot een aanzienlijke vraag in het toekomstige onderzoek en de ontwikkeling van nanofabricage. Op basis van materiaaleigenschappen kan nanofabricage worden uitgevoerd door additieve, subtractieve en massaconservering. Verschillende nanoproductietechnologieën, zoals laserablatie, etsen, lithografie met ultraviolet licht en gefocusseerde ionenbundel (FIB), zijn op grote schaal gebruikt om functionele structuren en oppervlakken met nanoschaalkenmerken te verkrijgen. Hoewel er opwindende resultaten zijn bereikt, zijn er nog steeds veel uitdagingen bij de nanofabricage met betrekking tot de nanoschaal, nano-nauwkeurigheid, complexe vorm / structuur en nieuwe materialen. *
Op scanning probe microscopie (SPM) gebaseerde lithografie, als een veelbelovende nanolithografische benadering voor de fabricage op nanometerschaal, heeft veel aandacht getrokken vanwege de eenvoud en nauwkeurige controle van een structuur en locatie. *
Atoomkrachtmicroscopie (AFM), als een soort SPM, laat meer voordelen zien in nanofabricage dan STM, vooral omdat AFM kan werken in omgevingen. Bovendien kunnen veel verschillende benaderingen, zoals chemische en elektrische methoden, gemakkelijk worden gecombineerd op AFM om het nanofabricagevermogen te verbeteren. AFM-gebaseerde elektrochemische bewerking werd voor het eerst gebruikt om waterstof-gepassiveerde n-Si(111)-oppervlakken te modificeren via chemische oxidatie onder omgevingsomstandigheden. Dienovereenkomstig hebben de kinetiek en het oxidatiemechanisme grote belangstelling gewekt vanwege de grote bijdragen aan het bewerkingsproces, en andere papers hebben gehoopt de reproduceerbaarheid van het proces te verbeteren door de dynamische krachtmicroscopiemodi te bestuderen. Het uitgebreide begrip en de controle van het oxidatiemechanisme zijn van cruciaal belang voor de toepassing van de SPM-techniek. De complexiteit van uitdagingen blijft echter open en het oxidatieproces van het monster is nog steeds gecompliceerd. Bovendien is productie op atomaire en bijna-atomaire schaal (ACSM) de leidende trend geworden in de wereldwijde productieontwikkeling. Om ACSM te bereiken, werken AFM en STM als vitale instrumenten vanwege de atomaire en bijna atomaire schaalresolutie in alle drie de ruimtelijke dimensies. Al tientallen jaren zijn wetenschappers geïnspireerd om relevante technieken voor ACSM te ontwikkelen om een individueel atoom direct te visualiseren en te manipuleren met behulp van SPM. *
In hun artikel "Toward Single-Atomic-Layer Lithography on Highly Oriented Pyrolytic Graphite Surfaces using AFM-based Electrochemical Etching" beschrijven Wei Han, Paven Thomas Mathew, Srikanth Kolagatla, Brian J. Rodriguez en Fengzhou Fang hoe een op AFM gebaseerde elektrochemische bewerking methode werd gebruikt om een oppervlak van hoog georiënteerd pyrolytisch grafiet (HOPG) te etsen tot een enkele atomaire laag precisie.*
Op atoomkrachtmicroscopie (AFM) gebaseerd elektrochemisch etsen van een sterk georiënteerd pyrolytisch grafiet (HOPG) oppervlak wordt bestudeerd in de richting van de enkel-atomaire laaglithografie van ingewikkelde patronen. Elektrochemisch etsen wordt uitgevoerd in de watermeniscus gevormd tussen de AFM-tip apex en het HOPG-oppervlak als gevolg van een capillair effect onder gecontroleerde hoge relatieve vochtigheid (~ 75%) bij anders omgevingsomstandigheden. De voorwaarden voor het etsen van nanogaatjes, nanolijnen en andere ingewikkelde patronen worden onderzocht. De elektrochemische reacties van HOPG-etsen mogen geen puin genereren vanwege de omzetting van grafiet in gasvormig CO en CO2 op basis van etsreacties. Er wordt echter puin waargenomen op het geëtste HOPG-oppervlak en tijdens het etsproces vindt onvolledige vergassing van koolstof plaats, wat resulteert in het genereren van vaste tussenproducten. Bovendien is het toegepaste potentieel van cruciaal belang voor nauwkeurig etsen, en de precisie wordt ook aanzienlijk beïnvloed door de AFM-tipslijtage. Deze studie toont aan dat het op AFM gebaseerde elektrochemische etsen het potentieel heeft om het materiaal te verwijderen met een precisie van één atomaire laag. Dit resultaat is waarschijnlijk omdat het etsproces gebaseerd is op anodisch oplossen, wat resulteert in het atoom voor atoom verwijderen van materiaal.*
De experimenten werden uitgevoerd onder omgevingsomstandigheden met een commerciële atoomkrachtmicroscoop met behulp van NANOSENSORS PtIr5 gecoate PointProbePlus® PPP-EFM AFM-sondes. De zijcoating van de AFM-tip verbetert de geleidbaarheid van de AFM-tip en maakt elektrische contacten mogelijk, en de coating aan de andere kant verbetert de laserreflex.
Schematisch diagram van het op AFM gebaseerde elektrochemische etsapparaat met een RH-gecontroleerde omgeving
*Wei Han, Paven Thomas Mathew, Srikanth Kolagatla, Brian J. Rodriguez EN Fengzhou Fang
Op weg naar lithografie met één atoomlaag op sterk georiënteerde pyrolytische grafietoppervlakken met behulp van op AFM gebaseerde elektrochemische etsen
Nanofabricage en metrologie volume 5, pagina's 32-38 (2022)
DOI: https://doi.org/10.1007/s41871-022-00127-9
Volg deze externe link om het volledige artikel te lezen: https://rdcu.be/cXcCi
Open Access: het artikel “Op weg naar lithografie met één atoomlaag op sterk georiënteerde pyrolytische grafietoppervlakken met behulp van op AFM gebaseerde elektrochemische etsen” door Wei Han, Paven Thomas Mathew, Srikanth Kolagatla, Brian J. Rodriguez en Fengzhou Fang is gelicentieerd onder een Creative Commons Attribution 4.0 International License, die gebruik, delen, aanpassing, distributie en reproductie in elk medium of formaat toestaat, zolang je vermeldt de oorspronkelijke auteur(s) en de bron, geeft een link naar de Creative Commons-licentie en geeft aan of er wijzigingen zijn aangebracht. De afbeeldingen of ander materiaal van derden in dit artikel zijn opgenomen in de Creative Commons-licentie van het artikel, tenzij anders aangegeven in een kredietlijn bij het materiaal. Als materiaal niet is opgenomen in de Creative Commons-licentie van het artikel en uw beoogde gebruik niet is toegestaan door wettelijke voorschriften of het toegestane gebruik overschrijdt, dient u rechtstreeks toestemming te verkrijgen van de auteursrechthebbende. Ga naar http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ om een kopie van deze licentie te bekijken.
