Nagyfeloldású Mikroszkópia Dr. Szabó István 9. Litográfia TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0005 projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő.

Az előadások a következő témára: "Nagyfeloldású Mikroszkópia Dr. Szabó István 9. Litográfia TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0005 projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő."— Előadás másolata:

1 Nagyfeloldású Mikroszkópia Dr. Szabó István 9. Litográfia TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0005 projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési és K+F feladatokra"

2 9. Litográfia Elmélet – A litográfiás módszerek alapjai – Nanolitográfiás technikák – Alkalmazási lehetőségek Gyakorlat – A litográfiás folyamat vezérlése Segédanyagok

3 Litográfiás módszerek alapjai

4 A hagyományos litográfia A litográfiás folyamat a gyártástechnológiában – Litográfiára alkalmas réteg felvitele a felületer – A litográfiás minta írása – A maszk előállítása a minta előhívásával – A litográfiás réteg eltávolítása

5 Optikai litográfia Tömegtermelés, elsődleges technológia Az IC gyártási folyamat meghatározó eleme A hullámhossz alatti struktúrák kialakítása komplex maszk tervezéssel Pozitív és negatív maszkolás alkalmazása Maszk : Implantálás, bevonás, oxidálás, maratás Magas tisztasági követelmények: – tisztaszoba – vákuum

6 Elektronsugaras litográfia – Litográfiás maszk készítése, lassú Felbontást meghatározó tényezők – Nyaláb intezitás – Gyorsító feszültség – Dózis – Elektron szóródás – Előhívási idő

7 Protonnyaláb litográfia Fókuszált protonnyaláb – Nagy litográfiás mélység – Jól szabályozható behatolás Proton tömeg 1800x elektron tömeg – Nagy mélység/szélesség arány – Minimális oldalirányú szóródás (szomszédsági hatás) – Nagy energia átadás, lokális atom kilökés – Nagy energiaátadás a nyom végénél Szelektív maratási lehetőség Közvetlen írás a hordozóba (Si módosítás)

8 Nanolitográfiás technikák

9 Nanolitográfia Közeli tér módszerek – Nanoméretű struktúrák előállítása – Felületei atomok mozgatása A nanotechnológia lehetősége – Atomi szintű manipuláció – Atomi szintű vizsgálat – A kettő egyidejű megvalósítása

10 AFM/STM litográfiás módszerek Lokális oxidáció Lokális kémiai reakció Fényindukált lokális változások Elektrokémiai anyagleválasztás Atomok eltávolítása a felületről Atomok áthelyezése a tű segítségével

11 A kölcsönhatás szabályozása A tű hatása a felületi atomokra Feszültség impulzusok alkalmazása A termikus mozgás hatásainak kiküszöbölése Egyéb típusú kölcsönhatások és alkalmazási lehetőségei

12 Atomok mozgatása Laterális – mozatás a felületen Vertikális – mozgatás a tű és a minta között

13 Felületi struktúrák kialakítása A felületi atomok a felületi állapotok szórócentrumai Az atomok átrendezésével szabályos struktúrák hozhatók létre, amelyek a felületi elektron-állapotokon interferencia mintát generálnak Kvantum koral

14 Felületi mágneses struktúrák Mágneses atomok láncának létrehozása A lánc és a felületi atomok közti kölcsönhatás révén kialakuló mágneses anizotrópia különleges mágneses struktúrákat eredményez Elméleti modellek és kísérleti eredmények összevetése, a kölcsönhatások értelmezése

15 Felület módosítás AFM-el Mechanikai kölcsönhatás a tű és a minta között: – Abszorbeált molekulák eltávolítása – Felületi karcok létrehozása – Mechanikai felületmódosítás Egyéb kölcsönhatások – Lokális melegítés, termikus csatolás – Optikai litográfia SNOM technikával

16 DPNL – mártott toll nanolitográfia A páratartalommal szabályozott méretű vízcsepp „Festék” molekulával borított tű, kapillaris molekula átvitel

17 Hatásfok növelése Többszörös / párhuzamos írófejek alkalmazása Adattárolás – Milliped – Mágneses mintázat kialakítása Litográfia – DPN hegy mátrix segítségével – Sokszorosítás nano-lenyomatok készítésével

18 Alkalmazási lehetőségek

19 Kémiai érzékenység módosítása – A tű végére tapadt atom elektronszerkezete, kémiai kötési lehetőségei határozzák meg a kölcsönhatást: szelektív próba Kontraszt változás a leképezés során Értelmezés a felületre atom hatásának figyelembe vételével (H, O,..) Egyedi nanoelektronikai elemek létrehozása és vizsgálata Nanotechnológiai kutatás

20 A litográfiás folyamat vezérlése Gyakorlati feladatok

21 Litográfiás gyakorlat Litográfiás minta előállítása Litográfiás minta írása A litográfia paraméterinek módosítása A kialakult minták vizsgálata

22 Ellenőrző kérdések

23 1.Milyen szerepe van az optikai litográfiának? 2.Mik az elektronlitográfiás írást befolyásoló tényezők? 3.Milyen sajátosságai vannak a protonlitográfiának? 4.Miért előnyös a pásztázó próba mikroszkópia a litográfiában? 5.Hogy valósítható meg a felület módosítása AFM segítségével? 6.Hogy lehet molekula mintázatokat felvinni egy felületre? 7.Hogy történik az atomok mozgatása a felületen? 8.Milyen alkalmazási lehetőségei vannak a felületen atomi átrendezéssel kialakított struktúráknak? 9.Hogy növelhető a nanolitográfiás módszer hatékonysága? 10.Hogy szabályozható a kölcsönhatás az STM tű és egy felületi atom között?

24 Segédanyagok

25 Kiegészítő olvasmányok Review: Nanoscale materials patterning and engineering by atomic force microscopy nanolithography – http://www.fi.tartu.ee/~jevgenis/books/AFM%20 nanolithography%20review.pdf http://www.fi.tartu.ee/~jevgenis/books/AFM%20 nanolithography%20review.pdf The boy and his atoms (IBM) – http://www.research.ibm.com/articles/madewith atoms.shtml#fbid=jXnxTmdp_7q http://www.research.ibm.com/articles/madewith atoms.shtml#fbid=jXnxTmdp_7q

26 Programok GWYDDION SPM kép megjelenítő és manipuláló program – http://gwyddion.net/ http://gwyddion.net/

27 Nagyfeloldású Mikroszkópia Dr. Szabó István KÖSZÖNÖM A FIGYELMET ! TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0005 projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési és K+F feladatokra"