Трехмерная нанокарта Земли демонстрирует потенциал нанотехнологий

 


Ученые корпорации IBM разработали метод формирования изображений, который открывает новые возможности создания объектов наномасштаба в различных областях, включая производство микросхем и электронной аппаратуры, медицину, бионауки и оптоэлектронику.

Для демонстрации возможностей нового метода были созданы трехмерные и двухмерные изображения с использованием разные материалов. Так, 25-нм трехмерная копия горы Маттерхорн в Альпах сделана в молекулярном стекле, полная трехмерная карта мира размером всего 22х11 микрон “нарисована” на полимере, а двухмерное наноразмерное изображение логотипа IBM “протравлено” в кристалле кремния на глубину 400 нм.

Основной компонент новой методики — миниатюрный, чрезвычайно тонкий кремниевый наконечник щупа, который имеет длину 500 нанометров и кончик толщиной всего несколько нанометров. По словам физика Армина Кнолла из исследовательского центра IBM в Цюрихе, успехи в развитии нанотехнологий тесно связаны с наличием высококачественных методов и инструментов для создания шаблонов изображений и объектов наномасштаба на поверхностях материалов. Данная методология литографического формирования рисунка, основанная на сканирующей наноигле, является мощным инструментом для создания сверхмалых структур.

Игла щупа, схожая с теми, которые используются в атомно-силовых микроскопах, прикрепляется к гибкому кронштейну, который в управляемом режиме сканирует поверхность подложки с точностью одного нанометра (одной миллионной миллиметра). При нагревании или приложении внешней силы наноразмерная игла способен удалять слои вещества подложки по предварительно заданным шаблонам, работая как “нанофрезерный” станок. При этом можно снимать слои материала на определенную глубину, создавая сложные трехмерные структуры с нанометровой точностью путем модуляции приложенной силы или переадресации отдельных точек. Например, для создания трехмерной копии горы Маттерхорн было успешно удалено с подложки из молекулярного стекла 120 отдельных слоев вещества.

Новая методика IBM обеспечивает разрешение до 15 нм, но в перспективе позволит достигнуть и более высокой разрешающей способности. Она может прийти на смену нынешним технологиям, таки как электроннолучевая литография, так как с помощью этого метода становятся все более сложно производить шаблоны изображений при размерах рабочего поля ниже 30 микрон — на этом уровне начинают действовать технические ограничения.

Более того, дорогостоящий инструментарий электроннолучевой литографии требует нескольких этапов обработки и много места, а новый малогабаритный инструмент помещается на обычном столе. При этом последний обладает широкими возможностями с точки зрения улучшения разрешающей способности, а затраты, по оценке IBM, примерно в 5—10 раз меньше, чем стоимость метода электроннолучевой литографии. Кроме того новый подход позволяет определять и оценивать форму шаблона с помощью той же самой иглы, которая используется для формирования объемных изображений обрабатываемых структур.

Усовершенствования коснулись и материалов подложки. При формировании трехмерных наноизображений были использованы два перспективных материала: полимер полифталальдегид и молекулярное стекло, т.н. резист. Выбирая подходящие материалы подложки ученые придерживались той же концепции, которая используется в современных полупроводниковых технологиях, что важно для будущей интеграции.

В настоящее время в исследовательском центре IBM в Цюрихе создается новая лаборатория для международного научного сотрудничества в сфере нанонаук, которую планируется открыть в мае 2011 г.

Источник: PCWeek.ru