學(xué)士論文-理工科類-納米科學(xué)和技術(shù)的二次浪潮(參考版)
2025-08-08 21:09本頁面
【正文】 一旦這個問題能夠解決，就會有大量的嶄新器件誕生和被研究。然而，基于對嶄新診斷技術(shù)的預(yù)期需要，我們有理由相信這將是一個快速發(fā)展的領(lǐng)域。然而，不象電子工業(yè)發(fā)展那樣需要尋找MOS晶體管的替代品，光電子工業(yè)并沒有如此的立時尖銳問題需要迫切解決。這僅僅影響器件有源區(qū)的尺寸以及幾何結(jié)構(gòu)，但不存在需要克服的在器件運(yùn)行機(jī)制上的基本極限。因?yàn)槟壳斑€不清楚哪種結(jié)構(gòu)將能夠取代現(xiàn)在的電子器件，盡管傳統(tǒng)光刻技術(shù)在刻制納米結(jié)構(gòu)上的局限性，但現(xiàn)在談?wù)撧饤墏鹘y(tǒng)技術(shù)尚為之過早。因此，除怎樣能夠?qū)⒉牧峡讨瞥商卣鞒叽缭?100 nm尺寸范圍結(jié)構(gòu)的問題外，還有兩個重要的問題，那就是我們想要制備的哪些種類的新結(jié)構(gòu)能充分利用在小尺度條件下所展現(xiàn)的量子效應(yīng)，以及怎樣表征所制備出來的結(jié)構(gòu)。隨著器件尺度的持續(xù)縮小，對制造技術(shù)的要求會更苛刻，理所當(dāng)然地對評判方法的要求也變得更嚴(yán)格。這些技術(shù)可以用來制造簡單的納米原型器件，這將能使我們研究這些器件的性質(zhì)以及探討優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)以便進(jìn)一步地改善它們的性能。 V.當(dāng)近場光學(xué)方法能夠給出局部區(qū)域光譜信息時，它們能給出的關(guān)于局部雜質(zhì)濃度的信息則很有限。透射電子顯微術(shù)(TEM)能夠用來研究一個晶體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部情況，但是它不能提供有關(guān)表面以及靠近表面的原子排列情況的信息。目前表征單個納米結(jié)構(gòu)的能力非常有限。 另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是，為了更新我們關(guān)于納米結(jié)構(gòu)的認(rèn)識和知識，有必要改善現(xiàn)有的表征技術(shù)或者發(fā)展一種新技術(shù)能夠用來表征單個納米尺度物體?，F(xiàn)在還難說是否上述技術(shù)中的一種或者它們的某種組合會取代傳統(tǒng)的光刻技術(shù)。此外，它也應(yīng)能夠做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而，要想獲得高生產(chǎn)率，某些技術(shù)問題如穿刺及因灰塵導(dǎo)致的損傷等問題需要加以解決。模版可以用其他慢寫技術(shù)來刻制，然后在模版上的圖形可以通過要么熱輔助要么溶液輔助的壓印法來復(fù)制。對于制造相對簡單的器件而言，此類技術(shù)是足夠用的，但并不能解決微電子工業(yè)所面對的問題。利用轉(zhuǎn)移在自組裝薄膜中形成的圖形的技術(shù)，例如倍塞共聚物以及納米球珠刻寫技術(shù)則提供了實(shí)現(xiàn)成本不是那么昂貴的大面積圖形刻寫的一種可能途徑。目前來看，雖然也有一些具挑戰(zhàn)性的問題需要解決，特別是需要克服電子束散射以及相關(guān)聯(lián)的近鄰干擾效應(yīng)問題，但投影式電子束光刻似乎是有希望的一種技術(shù)。然而不大可能用普通光刻技術(shù)再進(jìn)一步顯著縮小尺寸。 隨著器件持續(xù)微型化的趨勢的發(fā)展，普通光刻技術(shù)的精度將很快達(dá)到它的由光的衍射定律以及材料物理性質(zhì)所確定的基本物理極限。當(dāng)器件中的個別有源區(qū)尺寸小于100 nm時，如此大的損傷是不能接受的。直到今天大多數(shù)刻蝕研究都集中于刻蝕速度以及刻蝕出垂直墻的能力，而關(guān)于刻蝕引入損傷的研究嚴(yán)重不足。濕法腐蝕技術(shù)典型地不產(chǎn)生或者產(chǎn)生最小的損傷，可是濕法腐蝕并不十分適于制備需要陡峭側(cè)墻的結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)樵谘谀０嫦乱欢ǔ潭鹊你@蝕是不可避免的，而這個鉆蝕決定性地影響微小結(jié)構(gòu)的刻制。當(dāng)這些技術(shù)被人們看好有很大的希望用來刻寫圖形以便生長出有序的納米量子點(diǎn)陣列時，它們卻完全不適于用來刻制任意形狀和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的圖形。在這些技術(shù)中，圖形由球珠的尺寸或者倍塞共聚物的成分來確定。此項(xiàng)技術(shù)似乎很有希望，但是在它能被廣泛應(yīng)用之前現(xiàn)存的嚴(yán)重的材料問題必須加以解決。然而，這些技術(shù)都因相當(dāng)費(fèi)時而不適于規(guī)模生產(chǎn)。 很顯然第二步是最具挑戰(zhàn)性的一步。 3． 在過渡性或者功能性材料上復(fù)制模版上的圖形 1．我們可以將圖形刻制的全過程分成下列步驟： 上述每一種用于在襯底上圖形刻制的技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。 IV．納米制造所面對的困難和挑戰(zhàn)使用具有較低玻璃化轉(zhuǎn)換溫度的聚合物可以縮短加熱和冷卻循環(huán)所需時間，因此可以縮短整個壓印過程時間。盡管進(jìn)一步的優(yōu)化和改良是必需的，但此項(xiàng)技術(shù)似乎有希望獲得高生產(chǎn)率。如果戳子是從ellastometric 母版制作出來的，抗穿刺層可能需要使用，而且進(jìn)行大約5次壓印后需要更換。曾有研究報告報道，覆蓋有超薄的特氟隆類薄膜的模板可以用來進(jìn)行50次的浮刻而不需要中間清洗。高圖形密度戳子的制作依然在發(fā)展之中。 具有低穿刺率的大尺寸戳子已經(jīng)被制作出來。 5） 壓印溫度和壓力的優(yōu)化 3） 高圖形密度戳子 1）為了取得高產(chǎn)，下列因素要解決：在此類技術(shù)中溫度被發(fā)現(xiàn)是一個關(guān)鍵因素。納米壓印術(shù)已被證明可用來制作具有容量達(dá)400 Gb/in2 的納米激光光盤，在6英寸硅片上刻制亞100 nm分辨的圖形，刻制10 nm X 40 nm面積的長方形，以及在4英寸硅片上進(jìn)行圖形刻制。在溶劑輔助鑄模法和用硬模版浮雕法（或通常稱之為納米壓印術(shù)）之間的主要差異是，前者中溶劑被用于軟化聚合物，而后者中軟化聚合物依靠的是溫度變化。其中微接觸印刷法已被證明只能用來刻制特征尺寸大于100 nm的圖形。 將圖形從母體版轉(zhuǎn)移到襯底上的其他光刻技術(shù)。 —能夠在金屬、半導(dǎo)體以及絕緣體襯底上使用納米球珠光刻術(shù)的能力已得到確認(rèn)。用球珠單層膜已能制備出特征尺寸約為球珠直徑1/5的三角形圖形。各種尺寸的聚合物球珠是商業(yè)化的產(chǎn)品。 與倍塞共聚物圖形制作術(shù)緊密相關(guān)的一項(xiàng)技術(shù)是納米球珠光刻術(shù)。 —在第一種情況，空洞能夠在氮化硅上產(chǎn)生；在第二種情況，島狀結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生。目前，經(jīng)過反應(yīng)離子刻蝕后，在旋轉(zhuǎn)涂敷的倍塞共聚物層中產(chǎn)生的圖形已被成功地轉(zhuǎn)移到Si3N4 膜上，圖形中空洞直徑20 nm
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