Регистрация / Вход
Прислать материал

Зондовая литографии для создания упорядоченных наномассивов

ФИО
Кутровская Стелла Владимировна
Surname Name
Kutrovskaya Stella
Организация
ВлГУ
Область наук
Физика и астрономия
Название доклада
Зондовая литографии для создания упорядоченных наномассивов
Project title
The methods of probe lithography for the creation of ordered nanoarrays
Резюме
В работе проведено формирование периодических наноструктур с рельефом, повторяющим траекторию движения зонда АСМ и исследованы параметры, влияющие на их геометрические размеры: высоту ширину, однородность в слое и т.д. Впервые был разработан способ индуцированного осаждения кластеров серебра на поверхность кремниевой пластины p-типа в присутствии внешнего поля.
Обсуждается возможность использования подобных структур в качестве гибридных схем с применением фотоэлектронных преобразователей.
Ключевые слова
наноструктуры, атомно-силовая микроскопия, зондовая литография
Тезисы

Благородные металлы, такие как наночастицы серебра, золота хорошо известны поверхностной плазмонной резонансной локализацией на оптических частотах. Такое нелинейное усиление оптических эффектов находит широкое применение наночастиц в биологическом и химическом зондировании, поверхности повышенного комбинационного или фотоэлектрического рассеяния. Их спектральный отклик сильно зависит от природы металла, размера, формы и пространственного расположения наночастиц и их диэлектрической среды. Во многих приложениях, точный контроль этих параметров является главным видом для настройки оптических свойств.

В рамках данной работы получены  периодические массивы наноструктур методом литографии на атомно-силовом микроскопе при иницировании протекания химических реакций между зондом и подложкой, определены параметры влияющие на рост кластеров на поверхности. При этом, процессы отображение топологии поверхности и модификация происходят независимо друг от друга.

В настоящее время анодно-окислительная литография является популярным методом создания на поверхности образца структур по заранее подготовленному шаблону с нанометровым уровнем пространственного разрешения с помощью атомно-силового микроскопа. Это обусловлено, прежде всего, относительно недорогим инструментом, с помощью которого можно создать рисунок с характерными размерами и эффективностью, а также не требующий высокоточных операций совмещения, травления, экспонирования и др. Данным методом создаются резистивные маски для селективного травления, диэлектрические барьеры и шаблоны различной формы, совмещая которые можно формировать различного рода электронные и механические элементы наноэлектроники. К этим элементам относятся запоминающие устройства с высокой плотностью записи информации, нанопроводники, одноэлектронные транзисторы полупроводниковые наноструктуры с квантоворазмерными эффектами на основе двумерного электронного газа, квантовые точки, наноантенны и т.д

Описание: DISK_IMG:5.jpgОднако, предложен метод, когда локальный рельеф формируется за счет локальной электро-индуцированной диссоциацией соли серебра в насыщенном слое кремниевой пластины, при движении проводящей иглы АСМ в заданной области. Между иглой и поверхностью образца подается напряжение смещения. Параметры толщины и однородности нанолитографического рисунка определяются длительностью импульсов напряжения, прикладываемого к зонду и напряженностью электрического поля, которая зависит от амплитуды импульса напряжения, а также расстояние зонд-подложка, что влияет на кинетику процесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. АСМ-изображение полученного периодического массива за счет локальной электро-индуцированной диссоциации соли серебра на кремнии.

 

Получение подобных структур открывает новые возможности в использовании нелинейно-оптических свойства кремниевых частиц в ближнем поле [1-3]. В случае формирования структур кремний-металл наблюдается за счет развития эффекта направленного распространения света[4]. В этом случае особый интерес представляет нанесение на поверхность кремния кластерных пленок серебра с контролируемым рельефом[5]. Поскольку высота рельефа составляет единицы нанометров, то такая структура в вертикальной плоскости будет прозрачна для излучения накачки, тогда как в плоскости возможно нелинейное взаимодействие света за счет совпадения периода решетки, частоты плазмонного резонанса серебра и возбуждения волн на границе кремний-металл.

 

  1. Zywietz U., Evlyukhin A. B., Reinhardt C., Chichkov B. N. Laser printing of silicon nanoparticles with resonant optical electric and magnetic responses // NATURE COMMUNICATIONS, DOI: 10.1038/ncomms4402.
  2. Arseniy I. Kuznetsov1, Andrey E. Miroshnichenko2, Yuan Hsing Fu1, JingBo Zhang1 & Boris Luk’yanchuk1 Magnetic light// Scientific reports, 2 : 492, DOI: 10.1038/srep00492.
  3. Evlyukhin A. B., Novikov S. M., Zywietz U. et al. Demonstration of magnetic dipole resonances of dielectric nanospheres in the visible region // Nano Letters. 2012. №12, Р. 3749–3755.
  4. Andrey B. Evlyukhin and Sergey I. Bozhevolnyi Resonant unidirectional and elastic scattering of surface plasmon polaritons by high refractive index dielectric nanoparticles//PHYSICAL REVIEW B 92, 245419 (2015).
  5. В.М. Самсонов, Ю.В. Кузнецова, Е.В. Дьякова О фрактальных свойствах агрегатов металлических нанокластеров на твердой поверхности// Журнал технической физики, 2016, том 86, вып. с. 71.

 

Summary of the project
The results of the formation of planar nanostructures with relief, repeating the trajectory of movement of an AFM probe were presented. The parameters affecting their geometric dimensions: height, width, uniformity in the layer, etc. were investigated. The method of induced deposition of silver clusters on the silicon wafer surface p-type in the presence of an external electric field was developed. The possibility of using such structures as hybrid circuits using photoelectronic transducers was discussted.
Keywords
nanostructures, the atomic force microscopy, the probe lithography