211service.com
Ett tufft tips för nanomanipulation
IBM Zürichs forskningslaboratorium – där flera banbrytande mikroskopiverktyg har uppfunnits – har skapat en tuff ny beläggning för spetsen av ett atomkraftmikroskop (AFM), en enhet som kan användas för att fånga nanoskaliga bilder när spetsen körs över en yta i änden av en mikroskopisk konsol. Beläggningen kan utöka utbudet av sätt som AFM kan användas för att inkludera tillverkning av litografiska masker för elektronisk tillverkning med funktioner som är 10 nanometer i storlek - bortom gränserna för traditionella processer som e-beam litografi.
Forskare har länge velat använda atomspetsar på sådana sätt, men det är svårt att förhindra att kiselspetsarna slits ner för snabbt när de rör sig över en yta, säger Mark Lantz, chef för lagringsforskning vid IBM:s Zurich Research Laboratory.
Ett vanligt sätt att göra atomspetsar mer slitstarka är att lägga till en diamantbeläggning. Men diamant är förvånansvärt instabil, säger Lantz. Det kommer att brinna när det värms upp till cirka 400 °C, vilket är opraktiskt för vissa användningsområden. IBM hade ursprungligen siktet inställt på att använda uppvärmda spetsar för att bränna gropar i tunna polymersubstrat som ett sätt att lagra digitalt minne – ett koncept som kallas tusenfoting minne . IBM eftersträvar inte längre tusenfotingsminne som konsumentteknologi, även om man hoppas kunna anpassa det för arkivlagringssystem eller höghastighets biologisk avbildning av subcellulära processer.
IBM-forskarna applicerar ett lager av kiselkarbid, ett material som är något mjukare än diamant men som inte brinner vid upphettning. Kiselkarbid har en extremt hög smälttemperatur, så även vid 1 400 °C behåller den sin styrka, säger Lantz.
Teamet kom fram till en ny process för att skapa kiselkarbidbeläggningen. Den utvecklades i samarbete med Robert Carpick och kollegor vid University of Pennsylvania och Kumar Sridharan och kollegor vid University of Wisconsin. Detaljer om arbetet publicerades i går i tidskriften Avancerade funktionella material .
Processen innebär att man implanterar koljoner i en spets genom att omge spetsen med plasma som innehåller koljonerna, sedan applicerar en hög spänning mellan plasman och spetsen, vilket gör att jonerna blir inbäddade i dess yta. Därefter värms spetsen till 1 100 °C, en temperatur som är tillräcklig för att få koljonerna att reagera med närliggande kiselatomer för att bilda en tunn beläggning av kiselkarbid. Beläggningstjockleken är cirka 15 till 18 nanometer, och i spetsens spets, där dimensionerna blir mindre än så, de sista 30 nanometerna av spetsen, är det bara ren kiselkarbid, säger Lantz.
Chad Mirkin , chef för International Institute for Nanotechnology, vid Northwestern University, säger att i allmänhet, och för uppgifter som minneslagring, är det största problemet som begränsar användbarheten hastigheten. Men han tillägger att det vore vettigt att använda en AFM för att göra en litografisk mask, eftersom hastigheten inte är lika viktig.