Механическая сканирующая зондовая нанолитография: моделирование и применение

The paper presents a study on modeling the mechanical interaction between the tip of a scanning atomic force microscope (AFM) and surfaces of various types, which makes it possible to optimize parameters and modes for mechanical AFM nanolithography. The practical assessment of mechanical nanoprobe lithography based on the method of a direct surface patterning was carried out during fabrication of functional elements for molecular electronics. Polymethine dye nanowires of a specified configuration and the cross-section 3×20 nm have been successfully formed in a multilayer polytetrafluoroethylene/gold/silicon nanostructure.В роботі представлено моделювання механічної взаємодії вістря скануючого атомно-силового мікроскопа (АСМ) з поверхнями різних типів, що дає можливість оптимізувати параметри і режими для механічної АСМ нанолітографії. Реалізовано прототип механічної нанозондової літографії за методом прямого нанесення зображення на поверхню при виготовленні функціональних елементів молекулярної електроніки. Зокрема в багатошаровій наноструктурі политетрафторетилен/золо-то/крем¬ній сформовані нитки поліметинового барвника перерізом 3х20 нм.В работе представлено моделирование механического взаимодействия острия сканирующего атомно-силового микроскопа (АСМ) с поверхностями различных типов, что дает возможность оптимизировать параметры и режимы для механической АСМ нанолитографии. Реализовано прототип механической нанозондовой литографии методом прямого нанесения изображения на поверхность при изготовлении функциональных элементов молекулярной электроники. В частности в многослойной наноструктуре политетрафторетилен / золото / кремний сформированы нити полиметиновых красителей сечением 3х20 н

Простой метод изготовления нанопроволок карбида кремния

In this work, we introduce a simple and convenient approach for growing SiC nanowires (SiCNWs) directly on carbon source from graphite. The commercial SiO powder and the cheap common graphite were used as the source materials. SiCNWs have been synthesized during holding time less than 60-80 min at 1450-1500 C by using a simple and low-cost method in an industrial furnace with a resistant heater.У даній роботі представлено простий і зручний підхід для вирощування нанодротів карбіду кремнію (SiCNWs) безпосередньо на джерело вуглецю з графіту. У якості вихідних матеріалів були використані промисловий порошок SiO і дешевий звичайний графіт. SiCNWs були синтезовані за допомогою простого і недорогого методу під час витримки в промисловій печі зі стійкими нагрівачем 60-80 хв при температурі 1450-1500 С.В данной работе представлен простой и удобный подход для выращивания нанопроволок карбида кремния (SiCNWs) непосредственно на источнике углерода из графита. В качестве исходных материалов были использованы промышленный порошок SiO и дешевый обычный графит. SiCNWs были синтезированы с помощью простого и недорогого метода во время выдержки в промышленной печи с устойчивыми нагревателем 60-80 мин при температуре 1450-1500 С

Тонкі плівки оксиду диспрозію, утворені при швидкому термічному відпалі на пористих підкладках SiC

In this paper, we consider the effect of rapid thermal annealing (RTA) on the properties of Dy2O3 film formed on the surface of a substrate with a por-SiC/SiC structure. The atomic composition of the films under study was analyzed as a function of the RTA time. It is shown that the RTA method makes it possible to obtain thin Dy oxide films with a composition close to the stoichiometric one. In this case, an increase in the RTA time leads to improving the quality of film-substrate interface and increasing the optical transmission of Dy2O3/por-SiC/SiC structureУ цій роботі розглянуто вплив швидкого термічного відпалу (ШТВ) на властивості плівки Dy2O3, що утворюється на поверхні підкладки зі структурою por-SiC/SiC. Атомний склад досліджуваних плівок аналізували як функцію часу ШТВ. Показано, що метод ШТВ дозволяє отримувати тонкі плівки оксиду диспрозію зі складом, близьким до стехіометричного. У цьому випадку збільшення часу ШТВ призводить до поліпшення якості межі поділу плівка-підкладка і до збільшення оптичного пропускання структури Dy2O3/por-SiC/SiC

Ultrasonic assisted nanomanipulations with atomic force microscope

Demonstrated experimentally in this work was the possibility of controlled handling the nanoparticles with the size from 50 up to 250 nm on a semiconductor surface by using an atomic force microscope under conditions of acoustic excitation. It has been shown that the selective transport of particles of a certain size is possible owing to the change of an ultrasonic vibration amplitude. Also in this study, possible mechanisms in which ultrasound may influence the particle-surface interaction and the probe-particle (surface) interaction have been analyzed

Mechanical scanning probe nanolithography: modeling and application

The paper presents a study on modeling the mechanical interaction between the tip of a scanning atomic force microscope (AFM) and surfaces of various types, which makes it possible to optimize parameters and modes for mechanical AFM nanolithography. The practical assessment of mechanical nanoprobe lithography based on the method of a direct surface patterning was carried out during fabrication of functional elements for molecular electronics. Polymethine dye nanowires of a specified configuration and the cross-section 3×20 nm have been successfully formed in a multilayer polytetrafluoroethylene/gold/silicon nanostructure

Plasmon-enhanced fluorometry based on gold nanostructure arrays. Method and device

In this work, we describe a method of surface-enhanced fluorometry, based on the phenomenon of localized surface plasmon resonance in unordered gold nanostructure arrays. The theoretical approach for the model system “gold nanoparticle-dielectric spacer” in the electrostatic approximation by solution of Laplace’s equation is considered. The developed technology for manufacturing the plasmonic substrates as well as design of the novel laser-based compact fluorometer are presented. The arrays of gold nanostructures on solid substrates (nanochips) coated with different thicknesses of SiO₂ were developed and fabricated by thermal annealing of gold island films with subsequent dielectric spacer deposition. As an example for verification of the proposed method, the fluorescence properties of the system “gold nanostructures array – SiO₂ dielectric coating – Rhodamine 6G” were studied. It has been shown that enhancement of dye emission up to 22 times for dielectric coating with the thickness of about 20 nm is possible. Presented method is of importance for the development of the novel nanoscale sensors, biomolecular assays and nanoplasmonic devices

Изучение процессов формирования массивов капель золота на подложках кремния методом высокотемпературного отжига

In this study, the peculiarities of the transformations of gold films deposited on the Si wafer surfaces as a result of high temperature anneals are investigated experimentally depending on the conditions of wafer surface preparation and the annealing regimes. The morphology and the distribution functions of the crystallites of gold films as well as the gold droplets formed as a result of anneals are studied as functions of annealing temperature, type of annealing (rapid thermal or rapid furnace annealing), and the state of the surface of Si wafers. The results obtained can be used for the controlled preparation of the arrays of catalytic gold droplets for subsequent growth of Si wire-like crystals.В роботі вивчено особливості трансформації золотих плівок, нанесених на поверхню кремнієвих пластин, в результаті високотемпературного відпалу в залежності від умов підготовки поверхні пластин та режимів відпалу. Морфологія і розподіл кристалітів плівок золота, а також масивів крапель золота, сформованих в результаті відпалу, досліджені як функції температури і типу відпалу (швидкий термічний або швидкий відпал в печі) та стану поверхні пластин Si. Отримані результати можуть бути використані для контролю виготовлення масивів каталітичних крапель золота для подальшого вирощування нитковидних кристалів Si.В работе изучены особенности трансформации золотых пленок, нанесенных на поверхность кремниевых пластин, в результате высокотемпературного отжига в зависимости от условий подготовки поверхности пластин и режимов отжига. Морфология и распределение кристаллитов пленок золота, а также массивов капель золота, сформированных в результате отжига, исследованы как функции температуры и типа отжига (быстрый термический или быстрый отжиг в печи) и состояния поверхности пластин Si. Полученные результаты могут быть использованы для контроля изготовления массивов каталитических капель золота для последующего выращивания нитевидных кристаллов Si

Интерференционная фотолитография с использованием эффекта фототравления в халькогенидных пленках

The surface roughness of thin amorphous films of chalcogenide glasses (ChG) after photostimulated dissolution in amine-based selective etchant has been investigated. It is established that the rms roughness of the annealed and photoetched ChG film substantially smaller than the as-evaporated film and etched in the same selective etchant. This makes it possible to obtain more higher-quality lithographic masks or periodic relief-phase structures using new photoetching effect: photo-induced enhancement in solubility of annealed ChG layers. A possible mechanism for the photoinduced etching of ChGs is discussed. The diffraction gratings on germanium ChG - more environmentally acceptable compounds than traditionally used arsenic chalcogenides, were recorded for the first time by using the effect of hotoinduced etching on ChG layers and their characteristics were studiedДосліджено шорсткість поверхні тонких плівок аморфних халькогенідних стекол (CHG) після фотостимульованого розчинення в селективних травниках на основі амінів. Встановлено, що середньоквадратична шорсткість поверхні відпаленої та фототравленої ChG-плівки значно менша, ніж осадженої і травленої в тому ж селективному травнику плівки. Використання нового ефекту фототравлення – фотоіндукованого підвищення розчинності відпалених ChG шарів – дає можливість отримати літографічні маски або періодичні рельєфно-фазові структури вищої якості. Обговорюється можливий механізм фотоіндукованого травлення CHG-плівок. Вперше записані з використанням ефекту фотоіндукованого травлення дифракційні гратки на германієвих CHG, екологічно прийнятніші сполук, ніж традиційно використовуваних халькогенідів миш'яку; вивчено їх характеристики.Исследована шероховатость поверхности тонких пленок аморфных халькогенидных стекол (CHG) после фотостимулированного растворения в селективных травителях на основе аминов. Установлено, что среднеквадратичная шероховатость поверхности отожженной и фототравленой ChG-пленки значительно меньше, чем осажденной и травленной в том же селективном травителе пленки. Использование нового эффекта фототравления - фотоиндуцированного повышения растворимости отожженных ChG слоев - дает возможность получить литографические маски или периодические рельефно-фазовые структуры высшего качества. Обсуждается возможный механизм фотоиндуцированного травления CHG-пленок. Впервые записаны с использованием эффекта фотоиндуцированного травления дифракционные решетки на германиевых CHG, экологически более приемлемом соединении, чем традиционно используемых халькогенидов мышьяка; изучены их характеристики

Structure and Properties NbN and Nb-Si-N Deposited by Magnetron Sputtering

NbN and Nb-Si-N films were deposited by magnetron sputtering the Nb and Si targets on silicon wafers at various bias voltage, Us. The films were investigated by an atomic force microscope (AFM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and nanoindentation. The deposited films were annealed to establish their thermal stability. The NbN films were nanostructured, and the Nb-Si-N films had a nanocomposite structure, and represented an aggregation of δ-NbNx nanocrystallites embedded into the amorphous Si3N4 tissue (nc-δ-NbNx/a-Si3N4)

Ge/GaAs(100) Thin Films: Large Effect of Film Growth Rate and Thicknesses on Surface Morphology, Intrinsic Stresses and Electrical Properties

We found out and studied a profound effect of film growth rate on the electrical properties, intrinsic stresses and surface morphology of thin Ge films grown on GaAs(100). This effect is essential and has to be accounted for when developing and producing devices based on the Ge/GaAs heterostructure. All the Ge films under investigation were single-crystalline and epitaxially-grown on the GaAs(100) substrates. However, the transport phenomena in Ge films grown at low and high deposition rate differed drastically. Those obtained at low deposition rate were p-type and high resistant. They had a low concentration of free charge carriers and thermally activated conductivity, which is characteristic of heavily doped and strongly (in the limiting case, fully) compensated semiconductors. Although such films were single-crystalline, their conductivity was percolation-type. The Ge films obtained at high deposition rate were n-type and low resistant. They had high concentration of free charge carriers. The temperature dependence of conductivity in such films was weak or practically absent, which is characteristic of degenerate heavily doped semiconductors. Besides, the surface morphology cardinally differed for films obtained at low and high deposition rate. At low film growth rates, surfaces with developed relief were observed whose valleys and ridges formed grains of irregular shape with pronounced substructure. As the film thickness grew, the surface relief became essentially pronounced. At rather high film deposition rates, contrary to the above, the Ge film surface was fine-grained and smooth; the surface relief practically did not depend on the film thickness. As the deposition rate went down, the intrinsic stresses in films essentially decreased. The results obtained were analyzed from the viewpoint of formation of compositional and morphological inhomogeneities, and fluctuations of electrostatic potential at low growth rates. Such potential fluctuations modulate Ge energy bands leading to appearance of potential relief and deep tails of density of states in the Ge bandgap. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3506