Несмотря на значительный успех исследователей в области получения различных наноструктур, существенным недостатком существующих методов является их сложность и трудоемкость. В частности, для рентгеновской и электронной литографии необходима «чистая комната», а для таких многостадийных процессов, как мягкая, наносферная или imprint литография необходимо применение сложных многостадийных процессов. Поэтому новый метод литографии, предложенный коллективом американских исследователей, который не требует применения масок и «чистых комнат», безсуловно заслуживает пристального внимания.

Вкратце рассмотрим суть метода, предложенного учеными. На кремниевую подложку наносились коллоидные частицы амидин-модифицированного полистирольного «латекса» (APSL), после чего система была обработана в автоклаве при температуре 1200^oС в воде, в результате чего функциональные группы, находящиеся на коллоидных частицах, подверглись гидролизу с образованием гидроксида аммония. В свою очередь, образовавшийся гидроксид аммония в жестких условиях гидротермальной обработки подтравливает кремниевую подложку в строго определенных областях контакта с частицами.

Рис. 1. Наноколодцы различной конфигурации. а) 520 нм коллодиные наночастицы APSL на кремниевой подложке (100) после 90 минутного нагревания при температуре 1200С. b),c) Наноколодцы, образовавшиеся в результате травления, после удаления коллоидных наночастиц. Масштаб 500 нм.

Форма образующихся «наноколодцев» зависит от ориентации подложки, поскольку скорость травления кремния в различных направлениях неодинакова (рис.1).

Рис. 2. Зависимость размера наноколодца от времени нагревания в автоклаве в случае подложки кремния с ориентацией (100). Масштаб 200 нм.

Для того, чтобы понять механизм образования наноколодцев, авторы статьи варьировали время нагревания в автоклаве (рис.2). Легко заметить, что травление преимущественно идет под нанесенными коллоидными наночастицами, что обусловлено высокой скоростью диффузии травящих гидроксид-ионов (коэффициент диффузии гидроксил иона 2Х10^-8 м²/с при 1200^oС). По этой причине концентрация гидроксид иона за пределами периметра, ограниченного коллоидными наночастицами, крайне мала, и именно это обстоятельство позволяет ученым достаточно строго контролировать размер образующихся наноколодцев.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Neetu Chaturvedi, Erik Hsiao, Darrell Velegol, and Seong H. Kim Maskless Fabrication of Nanowells Using Chemically Reactive Colloids. – Nano Lett., Article ASAP; DOI: 10.1021/nl1037984; Publication Date (Web): January 4, 2011.