13/02/2012 - Carbu de Silicio, résistant à la manipulation nanométrique

Menéame

Le laboratoire de recherche d’IBM à Zurich (Suisse) a créé un nouveau revêtement robuste pour la pointe d’un microscope de force atomique (AFM en anglais), un appareil utilisé pour capturer des images à nanoéchelle lorsque la pointe est glissée sur une surface à l’extrémité d’un levier microscopique.

Le revêtement pourrait étendre les applications pour les AFM, y compris la fabrication de masques lithographiques pour l’industrie électronique avec des détails jusqu'à 10 nanomètres de taille, beaucoup plus petite que les limites des processus traditionnels, comme la lithographie par des faisceau d’électrons.


Les scientifiques voulaient utiliser les pointes atomiques de cette façon depuis longtemps, mais les pointes de silicium sont rapidement déchiquetées alors qu’elles glissent sur une surface, explique Mark Lantz, directeur de recherche de stockage dans le laboratoire d’IBM de Zurich.

Une façon traditionnelle de créer des pointes atomiques plus résistantes est d’ajouter un revêtement de diamant. Mais le diamant est incroyablement instable, selon Lantz. Il brûle en atteignant les 400 ºC, peu pratique pour certaines utilisations. IBM avait initialement prévu d’utiliser des groupements de pointes chauffées pour brûler des rainures dans de fines substrats de polymères comme moyen de stocker la mémoire numérique, un concept connu sous le nom de " mémoire millipede. Et bien qu’IBM ne cherche plus la production de mémoire millipede comme technologie de consommation, il espère l’adapter pour des systèmes de stockage de fichiers ou d’imagerie biologique à grande vitesse de processus subcellulaires.

Les chercheurs d’IBM appliquent une couche de carbure de silicium, un matériau qui est légèrement plus doux que le diamant mais ne brûle pas quand il est chauffé. "Le carbure de silicium a un point de fusion extrêmement élevé, même à 1.400 ºC Il maintient sa force," affirme Lantz.

L’équipe a trouvé une nouvelle procédure pour créer le revêtement de carbure de silicium. Il a été développé en collaboration avec Robert Carpick et ses collègues à l’Université de Pennsylvanie (États-Unis) et Kumar Sridharan et ses collègues de l’Université et Wisconsin (États-unis). Les détails du travail ont été publiés mercredi dernier dans le magazine Advanced Functional Materials.

Le processus implique l’implantation d’ions de carbone à une pointe et est réalisé en entourant la pointe à plasma contenant ces ions et en appliquant ensuite une tension élevée entre le plasma et la pointe, en faisant en sorte que les ions restent incrustés dans leur surface. La pointe est ensuite chauffée à 1100 °C, la température suffisante pour que les ions de carbone réagissent avec des atomes de silicium proches pour former une fine couche de carbure de silicium. "L’épaisseur du revêtement est d’entre 15 et 18 nanomètres et sur le sommet de la pointe, où les dimensions sont mineures, les derniers 30 nanomètres de la pointe sont pur carbure de silicium," détaille Lantz.

Chad Mirkin, directeur de l’Institut international de Nanotechnologie à l’Université Northwestern (États-Unis), affirme que, dans l’ensemble, et pour des tâches telles que le stockage de mémoire, "le facteur qui limite le plus l’utilité est la vitesse." Mais il ajoute que l’utilisation d’un AFM pour faire un masque lithographique aurait un sens puisque la vitesse n’a pas autant d’importance.
 

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