13/02/2012 - Siliziumkarbid, widerstandsfähig für die nanometrische Handhabung

Menéame

Das Forschungslabor von IBM in Zürich (Schweiz) hat eine neue, robuste Beschichtung für die Spitze eines Atomkraftmikroskops (AFM ein Gerät, das verwendet wird, um Bilder auf einer Nanoskala zu erfassen, wenn die Spitze an einem mikroskopischen Hebelende durch eine Oberfläche gleitet.

Die Beschichtung könnte Anwendungen für AFM erweitern, einschließlich der Herstellung von Lithografiemasken für die Elektronikindustrie mit Details von bis zu 10 Nanometer Größe, viel kleiner als die Grenzen der traditionellen Prozesse, wie Lithographie durch Elektronenstrahlen.


Die Wissenschaftler wollten die Atomspitzen schon lange so verwenden, aber die Siliziumspitzen werden schnell abgenutzt, während sie auf einer Oberfläche rutschen, erklärt Mark Lantz, Leiter der Lagerforschung im Labor von IBM in Zürich.

Ein traditioneller Weg, um widerstandsfähige Atomspitzen zu schaffen, ist eine Diamantbeschichtung hinzuzufügen. Laut Lantz ist der Diamant überraschend instabil. Es brennt, wenn Sie die 400 ºC, etwas Unpraktisches für bestimmte Anwendungen. IBM hatte ursprünglich geplant, heiße Spitzengruppen zu verwenden, um Schlitze in dünnen Polymer-Substraten zu verbrennen, wie man digitalen Speicher speichern kann, ein Konzept, das als milipede-Gedächtnis. Und obwohl IBM nicht mehr auf die Herstellung von mililipede-Speicher als Konsumtechnologie sucht, hofft er, sie für Dateispeichersysteme oder Bio-Image-Systeme bei hoher Geschwindigkeit subzellulärer Prozesse anzupassen.

IBM-Forscher verwenden eine Schicht von Siliziumcarbid, ein Material, das etwas weicher ist als Diamant, aber nicht verbrennt, wenn es erhitzt wird. "Siliciumcarbid hat einen extrem hohen Schmelzpunkt, auch bei 1.400 ºC hält seine Stärke aufrecht," sagt Lantz.

Dem Team wurde ein neues Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Beschichtung ins Auge gefasst. Es wurde in Zusammenarbeit mit Robert Carpick und seinen Kollegen an der Universität Pennsylvania (USA) und Kumar Sridharan und ihren Kollegen an der University and Wisconsin (USA) entwickelt. Die Einzelheiten der Arbeit wurden am vergangenen Mittwoch in der Zeitschrift Advanced Functional Materials veröffentlicht.

Der Prozess beinhaltet die Implantation von Kohlenstoffionen an einer Spitze und wird erreicht, indem man die Plasmaspitze umgibt, die diese Ionen enthält, und anschließend eine hohe Spannung zwischen Plasma und Spitze einsetzt, wodurch die Ionen an ihrer Oberfläche eingebettet werden. Die Spitze wird dann auf 1.100 oC erwärmt, die Temperatur, die ausreicht, um Kohlenstoffionen mit nahe gelegenen Siliziumatomen zu reagieren, um eine dünne Schicht aus Siliziumcarbid zu bilden. "Die Dicke der Beschichtung ist zwischen 15 und 18 Nanometer und an der Spitze der Spitze, wo die Abmessungen kleiner sind, sind die letzten 30 Nanometer der Spitze reines Siliziumkarbid," erklärt Lantz.

Chad Mirkin, Direktor des Internationalen Nanotechnologieinstituts an der Northwestern University (USA), sagt, dass im Allgemeinen und bei Aufgaben wie Speicherspeicherung "der Faktor, der den Nutzen am meisten begrenzt, die Geschwindigkeit ist." Aber er fügte hinzu, dass die Verwendung eines AFM für eine Lithografiemaske sinnvoll wäre, da Geschwindigkeit nicht so wichtig ist.
 

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