В настоящее время уделяется большое внимание созданию термостойких носителей информации с плотностью, превышающей 1 Тб/дюйм². Увеличение плотности записи информации требует уменьшения размера области, занимаемой одним битом. Электронно-лучевая литография является одним из самых многообещающих подходов для решения этой проблемы. Используя этот метод, авторы показали возможность получения упорядоченного массива полистирольных наноструктур, который можно использовать как темплат для создания магнитных сред. При этом наноструктуры имеют одинаковую форму с прямоугольным профилем, одинаковые размеры и узкое распределение по размерам.

Стадии процесса синтеза можно видеть на рисунке 1. Для получения массива наноблоков на кремниевую подложку наносили слой блок-сополимера (полистирол-полиметилметакрила).

Рис. 1. Стадии процесса получения массива полистирольных блоков.

Особенностью блок-сополимеров является фазовое разделение. В данном случае блок-сополимер расслаивается с образованием фазы полистирола и фазы полиметилметакрилата. Это позволяет избирательно удалять полиметилметакрилат и оставлять на подложке только полоски полистирола. Авторы отмечают, что на стадии удаления фазы полиметилметакрилата лучше использовать сухие методы, например, удаление в кислородной плазме. В растворных методах, например, при выдерживании в уксусной кислоте, происходит слипание полосок полистирола (рис. 2).

Рис. 2. а) удаление фазы ПММА мокрыми методами сопровождается коллапсом фазы полистирола; b) удаление ПММА в кислородной плазме на начальных этапах; c) удаление ПММА в кислородной плазме при больших временах.

На следующем этапе наносили резист, который засвечивали в направлении, перпендикулярном полистирольным полоскам. После проявления резиста незащищенные части полистирола удаляли. И, наконец, после удаления резиста получали упорядоченный массив полистирольных блоков с минимальным размером отдельного блока 16х41 нм (рис. 3). Этот метод удобен также тем, что позволяет произвольно выбирать соотношение длина/ширина блока полистирола.

Рис. 3. Изображение SEM полученного массива. а) вид сверху-вниз; b) вид под углом 100.

Массив блоков отлично описывается прямоугольной сеткой. Отклонения положения центров масс частиц от узлов фитинга лежат в пределах 5 %. Кроме того, блоки характеризуются очень узким распределением по длинам сторон: ширина имеет минимальное знаечение 16.3 нм и ошибку 3%, а длина 41.3 нм и ошибку 3.1 % (рис. 4).

Рис. 4. а) фитинг массива прямоугольной сеткой; b) отклонения центров масс полистирольных блоков от положения центров фитинга; c) распределение значений по длине и ширине.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Ricardo Ruiz, Elizabeth Dobisz, and Thomas R. Albrecht Rectangular Patterns Using Block Copolymer Directed Assembly for High Bit Aspect Ratio Patterned Media. – ACS Nano, 2011, 5 (1), pp 79–84; DOI: 10.1021/nn101561p; Publication Date (Web): December 23, 2010.