Электронная литография – один из перспективных, но пока ещё достаточно сложный и дорогостоящий для коммерческого применения метод создания и промышленного производства самых различных устройств и компонентов устройств, позволяющий достигнуть разрешения в 1 нм. Из-за этих особенностей электронной литографии, многие группы учёных по всему миру разрабатывают аналоги данного метода.

Так американские учёные в недавно опубликованной работе в журнале NanoLetters предложили использовать в качестве источника электронов тонкие плёнки излучателей β-электронов, как, например, ⁶³Ni и Be₃H₂, придумав методу яркое название SPEL (self-powered electron lithography).

Оказалось, что в этом случае можно обеспечить разрешение вплоть до 35 нм, что сравнимо с теми техпроцессами, которые разрабатываются и используются на практике ведущими компаниями (Intel, AMD, IBM и т.д.) для производства новых поколений процессоров и других полупроводниковых устройств. Схема установки, приведённая на рисунке 1, чрезвычайно проста, легко масштабируема и не требует дополнительных модулей (вакуумной системы, высоковольтного источника питания и т.п.).

Тонкая плёнка нитрида кремния позволяет ослабить до приемлемых значений энергии поток β-электронов, а вольфрамовая маска эффективно поглощает электроны в тех местах, где это требуется. Полученные результаты говорят сами за себя (Рисунок 2), разрешение в 35 нм не такая уж и большая проблема.

Стоит отметить также, что данная система позволяет сразу засвечивать большие площади подложек с фоторезистом, значительно ускоряя данную процедуру (Рисунок 3).

Так как это не первая публикация данной научной группы по методу SPEL, то они решили продемонстрировать всю мощь разработки и создали массив сантиметровых размеров кремниевых наностержней (диаметр 50 нм и радиус кривизны вершины 5 нм), который отражает менее 1% падающего на него излучения (Рисунок 4).

Безусловно данная разработка найдёт своё достойное применение в различных областях нанотехнологий, ведь с такими впечатляющими характеристиками её можно использовать при создании наноустройств для компьютерной техники, в производстве высокоэффективных солнечных батарей, и даже при создании кантилеверов для атомно-силовой микроскопии.

Рисунок 1. (A) Схема установки для SPEL. (B) 3D моделирование поведения электронов с помощью метода Монте-Карло. (С) Зависимость получаемого разрешения от Z (см. Рисунок 1a).

Рисунок 2. Наноструктуры, полученные метом SPEL.

Рисунок 3. (A) Зависимость потока электронов от толщины используемой плёнки источника. (B) Сравнительная характеристика время облучения – облачаемая площадь для SPEL метода с использованием ⁶³Ni и Be₃H₂ и электронной литографии.

Рисунок 4. (A-B) Сантиметровых размеров массив наностержней, полученный по технологии SPEL. © Результаты измерения отражающей способности данного массива.

Опубликовал: Смирнов Евгений Алексеевич

Источник: Статья Vacuum-Free Self-Powered Parallel Electron Lithography with Sub-35-nm Resolution опубликована в журнале NanoLetters