文档介绍：有序纳米结构
张晓声
重庆大学材料学院
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关于有序纳米结构
有序纳米结构:是指由零维、一维纳米材料构筑的,在长程范围内具有一定排布规律,有序稳定的纳米结构
一直以来,科学家都梦想对纳米材料的可控制备,有序纳米结构的出现,实现了这个梦想。因为它更强调按照人们的意愿设计、组装、开发纳米材料
因此,有序纳米结构组装体系是今后纳米材料合成研究的主导领域,是将纳米材料走向器件应用的关键一步
分类
纳米尺度的加工技术有两类:
“自上而下”方式(Top-down)
用光线或电子束等削除大片材料,从而留下所需要的微细图形结构,主要用于制造存储器和CPU等半导体器件,如纳米刻蚀技术。
“自下而上”方式(Bottom-up)
用人工手段把原子或分子一层一层淀积来,形成新的晶体结构,从而造出新的物质或者新的器件,如自组装方法。
主要内容
纳米刻蚀技术
1
自组装技术
2
自下而上和自上而下相结合制备有序纳米结构
有序纳米结构的应用
4
纳米刻蚀技术是一种微细加工技术
它的发展将加工精度从微米级提高到纳米级。
纳米级加工是将待加工器件表面的纳米结构单元、甚至是原子或分子作为直接的加工对象,因此,其物理实质就是实现原子和分子的去除和增添
纳米加工的发展为各种新颖的电子学、光学、磁学、力学纳米功能器件的开发提供了广阔前景
1、纳米刻蚀技术
纳米刻蚀技术
极紫外光刻( EUVL )
X射线光刻(XRL)
电子束刻蚀(EBL)
离子束刻蚀(IBL)
纳米压印技术(NIL)
其它纳米刻蚀技术
纳米掩膜刻蚀技术
基于扫描探针显微镜的纳米刻蚀技术
蘸笔纳米印刷术
极紫外光刻(EUVL)和X射线光刻(XRL)
Extreme Ultravoilet Lithography, EUVL; X-Ray Lithography, XRL
传统光刻工艺中的一些基本概念
光刻:
利用光致抗蚀剂的光敏性和抗蚀性,配合光掩膜板对光透射的选择性,使用光学和化学的方法完成特定区域刻蚀的过程
光致刻蚀剂:
简称光刻胶或抗蚀剂,是一种光照后可改变抗蚀能力的高分子化合物。区分为正、负抗蚀剂两种
正抗蚀剂:
紫外光照后,曝光区域在显影液中变得可溶
负抗蚀剂:
光照后,曝光区域在显影液中变得不可溶
光掩膜板:
俗称光掩膜或光刻板,是指在光照时覆盖于光刻胶膜上,除特定区域外均对光有掩蔽作用的图样
光刻技术主要包括图形复印和定域刻蚀两个方面。
图形复印
经曝光系统将预制在掩模板上的器件或电路图形按所要求的位置,精确传递到预涂在晶片表面或介质层上的光致抗蚀剂薄层上。光通过光掩模板透射到光致抗蚀剂上,通过改变抗蚀剂的化学性质和溶解性,在基片上印上一定图样的电路。
即用普通光学手段将模板上的图形透射到抗蚀剂层(曝光工序) ,经显影在曝光区(对于正抗蚀剂)或未曝光区(对于负抗蚀剂)便能留下干净的半导体表面,流程图见图5-2。
传统光刻工艺过程—定域刻蚀
定域刻蚀:利用化学或物理方法,将光刻胶薄层未掩蔽的晶片表面或介质层除去,从而在晶片表面或介质层上获得与光刻胶薄层图形完全一致的图形。
复印好的图形
腐蚀
继续腐蚀
沉积
剥离
剥离
传统光刻工艺中的定域刻蚀过程示意图
介质层
抗蚀剂
衬底
沉积物