Введение. Физические эффекты в туннельно - зондовой нанотехнологии

Физические эффекты в туннельно - зондовой нанотехнологии

Выполнил: студент гр. РНБ-419,

Андреев Д.А.

Проверил: доцент, к.т.н.,

Зверев М.А.

Омск-2012

Оглавление

Введение. 3

1. Сканирующий туннельный микроскоп. 5

1.1. Принцип работы сканирующего туннельного микроскопа. 5

1.2. Устройство сканирующего туннельного микроскопа. 7

2. Создание наноструктур с помощью проводящего зонда. 10

2.1. Физические эффекты, протекающие в системе зонд-подложка. 10

2.2. Формирование наноразмерных структур. 15

Заключение. 22

Библиографический список 24

Введение

Специфика наноскопических тел и наносистем заключается не просто в уменьшении пространственных масштабов при сохранении вполне определенных границ, существующих между различными областями науки и физическими свойствами объектов исследования, а "стирание" этих границ, при котором механика неразрывно переплетается с электродинамикой, оптикой и атомной физикой. Другое, не менее важное, отличие связано с характером процесса измерений, который в данном случае является промежуточным между измерениями для макроскопических и микроскопических (квантовых) объектов, в результате чего эти измерения могут оказывать значительное влияние на состояние системы. Кроме того, вследствие малого числа частиц в наносистемах резко возрастает влияние флуктуационных процессов квантовой и термической природы.

Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) является уникальным инструментом для исследования физики поверхности на атомном уровне. Туннельная микроскопия поверхности подложек позволила исследовать различные процессы, в том числе изменение структуры поверхностей при различных процессах химического или ионного травления, а также позволила визуализировать разнообразные процессы при осаждении пленок.

С помощью СТМ можно не только исследовать рельеф поверхностей подложек, но и осуществлять модификацию этих поверхностей в нанометровых областях с целью записи на них необходимой информации, для формирования наноструктур, проведения нанолитографии и атомной сборки.

К наиболее простым устройствам, полученным с помощью зондовой нанотехнологии (ЗН), относятся устройства памяти, записывающие и воспринимающие информацию в виде элементов нанометровых размеров. Ниже речь пойдет о некоторых применениях сканирующих зондовых микроскопов в нанотехнологии и прежде всего об их использовании для записи и считывания информации; физических эффектах, используемых для этих целей, и других возможностях зондовой нанотехнологии.

Для записи информации с помощью СТМ и АСМ используются эффекты локального воздействия на поверхность зондом-острием. Локальное воздействие для формирования нанорельефа поверхности подложек может осуществляться как контактным, так и бесконтактным способом. Например, для записи информации можно использовать механические свойства зонда, т. е. прямое механическое воздействие зонда на носитель информации; для химических или структурных локальных перестроек поверхности, для электронной литографии можно использовать свойства точечного источника электронов; для полевого воздействия, создания плазмы и массопереноса — свойства локального источника сильного поля; и, наконец, для создания искусственного рельефа на подложке методом термополевой и полевой десорбции атомов — свойства зонда как носителя материала для создания битов информации.

Методы записи и считывания информации разделяются на методы, требующие условия сверхвысокого вакуума, и методы, позволяющие записывать и считывать информацию в обычных атмосферных условиях или под слоем диэлектрической жидкости.

Туннельно - зондовая нанотехнология (ТЗН) начала развиваться по двум направлениям: высоковакуумная нанотехнология и нанотехнология в газах и жидкостях при атмосферном давлении, поскольку были созданы СТМ, работающие как в высоковакуумных, так и в атмосферных условиях.

Основное преимущество высоковакуумной ТЗН - возможность иметь исходно чистые подложки в чистом объеме, что позволяет манипулировать с отдельными молекулами и атомами. По сравнению с высоковакуумной ТЗН в газах и жидкостях может, по-видимому, иметь существенное преимущество в производительности и технологичности.

Дата добавления: 2015-10-21