211service.com
Et hårdt tip til nanomanipulation
IBM'er Zürichs forskningslaboratorium -hvor flere banebrydende mikroskopiværktøjer er blevet opfundet - har skabt en sej ny belægning til spidsen af et atomkraftmikroskop (AFM), en enhed, der kan bruges til at fange nanoskalabilleder, når spidsen køres hen over en overflade på enden af et mikroskopisk udhæng. Belægningen kunne udvide rækken af måder, som AFM kan bruges til at inkludere fremstilling af litografiske masker til elektronisk fremstilling med funktioner på 10 nanometer i størrelse - ud over grænserne for traditionelle processer såsom e-beam litografi.
Forskere har længe ønsket at bruge atomspidser på sådanne måder, men det er svært at forhindre, at siliciumspidserne slides for hurtigt, når de bevæger sig hen over en overflade, siger Mark Lantz, leder af lagerforskning ved IBMs Zurich Research Laboratory.
En almindelig måde at gøre atomspidser mere slidstærke på er at tilføje en diamantbelægning. Men diamant er overraskende ustabil, siger Lantz. Det vil brænde, når det opvarmes til omkring 400 °C, hvilket er upraktisk til visse formål. IBM havde oprindeligt rettet sig mod at bruge opvarmede rækker af spidser til at brænde gruber i tynde polymersubstrater som en måde at lagre digital hukommelse på - et koncept kendt som tusindbens hukommelse . IBM forfølger ikke længere tusindbenshukommelse som forbrugerteknologi, selvom man håber at tilpasse den til arkivlagringssystemer eller højhastighedsbiologisk billeddannelse af subcellulære processer.
IBM-forskerne påfører et lag siliciumcarbid, et materiale, der er lidt blødere end diamant, men som ikke brænder ved opvarmning. Siliciumcarbid har en ekstrem høj smeltetemperatur, så selv ved 1.400 °C bevarer den stadig sin styrke, siger Lantz.
Holdet kom med en ny proces til at skabe siliciumcarbidbelægningen. Det er udviklet i samarbejde med Robert Carpick og kolleger ved University of Pennsylvania og Kumar Sridharan og kolleger ved University of Wisconsin. Detaljer om arbejdet blev offentliggjort i går i tidsskriftet Avancerede funktionelle materialer .
Processen involverer implantering af carbonioner i en spids ved at omgive spidsen med plasma, der indeholder carbonionerne, og derefter påføre en højspænding mellem plasmaet og spidsen, hvilket får ionerne til at blive indlejret i dens overflade. Dernæst opvarmes spidsen til 1.100 °C, en temperatur, der er tilstrækkelig til at få carbonionerne til at reagere med nærliggende siliciumatomer for at danne en tynd belægning af siliciumcarbid. Belægningstykkelsen er omkring 15 til 18 nanometer, og helt i toppen af spidsen, hvor dimensionerne bliver mindre end dette, er de sidste 30 nanometer af spidsen blot ren siliciumcarbid, siger Lantz.
Chad Mirkin , direktør for International Institute for Nanotechnology, ved Northwestern University, siger, at generelt, og for opgaver som hukommelseslagring, er det største problem, der begrænser nytten, hastigheden. Men han tilføjer, at det ville give mening at bruge en AFM til at lave en litografisk maske, da hastighed ikke er så vigtig.