Rafeindadrifin útfelling - tækni við gerð nanóstrúktúra á yfirborðum

Frímann Haukur ÓmarssonLitrófsgreiningar sameinda og hvarfgangur efnahvarfa

Nanótækni• Eiginleikar efna á nanómetra (10-9

m) skala• Miklir möguleikar m.a. við gerð

örrása og odda fyrir smugsjár• Nanóstrúktúrar á yfirborðum

Rafeindadrifin útfelling• Electron Beam Induced Deposition

(EBID)• Prentun nanóstrúktúra á yfirborð• Notast við háorkurafeindageisla• Önnur tækni er jónadrifin útfelling

þar sem notast er við jónageisla.

EBID ferlið

Sýnishorn af EBID-myndum

Forverasameindir• Eiginleikar sem leitað er eftir eru

m.a. að sameindirnar:– séu rokgjarnar við stofuhita– brotni sértækt niður í ferlinu og gefi það

niðurbrot sem áhugi er á– séu stöðugar– séu ódýrar– séu helst ekki baneitraðar

Algengar forverasameindir• Mest rannsökuðu forvera-

sameindirnar eru kolefnisforverar• Dæmi um aðrar algengar sameindir

eru W(CO)6, Fe(CO)5, PtCpMe3 og WF6

• Málminnihald útfellinga er mismunandi, t.d. um 10% fyrir W(CO)6 en 80-100% fyrir WF6

Fjöldi birtinga á algengum forverum

Rafeindageislinn• Yfirleitt er notast við rafeindageisla

frá rafeindasmásjá• Hægt að fókusera geislann niður í 1

nm í þvermál• Orkan er yfirleitt 1-30 keV• Mögulegt er að færa geislann til á

yfirborðinu

Rafeindasmásjá

Yfirborð• Forverasameindirnar ásogast á

yfirborðið, mismikið ásog eftir yfirborðsefnum

• Gefa frá sér dótturrafeindir og bakdreifðar rafeindir sem hafa lægri orku en rafeindirnar úr geislanum

Endurkastaðar rafeindir

Dreifing endurkastaðra rafeinda

Niðurbrot forverasameinda í rafeindageislanum• Ýmis ferli möguleg• Lágorkurafeindir, <20eV

– Rjúfandi rafeindaálagning– Tvískautssundrun

• Háorkurafeindir, >20eV– Electron impact

Möguleg niðurbrotsferli• Rjúfandi rafeindaálagning: AB+e- → [AB-]* → A+B-

• Tvískautssundrun AB+e- → AB*+e- → A++B-+e-

• Electron impact AB+e- → AB++2e- → A++B+2e-

Þversnið og orka endurkastaðra rafeinda

Samantekt• Á tiltölulega einfaldan hátt er hægt

að prenta yfirborð að vild• Upplausnin er alltaf verri en

upplausn rafeindageislans• Skilningur manna á ferlinu ekki

fullnægjandi

HeimildirI. Utke, P. Hoffmann, J. Melnagilis. J.

Vac. Sci. Technol. B 26(4), 2008W.F. van Dorp, C. W. Hagen. J. Appl.

Phys. 104, 081301, 2008