學(xué)士論文-理工科類(lèi)-納米科學(xué)和技術(shù)的二次浪潮-閱讀頁(yè)
2024-11-19 08:02本頁(yè)面
【正文】 三角形圖形。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)。 — 將圖形從母體版轉(zhuǎn)移到襯底上的其他光刻技術(shù)。其中微接觸印刷法已被證明只能用來(lái)刻制特征尺寸大于 100 nm 的圖形。在溶劑輔助鑄模法和用硬模版浮雕法（或通常稱(chēng)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。納米壓印術(shù)已被證明可用來(lái)制作具有容量達(dá) 400 Gb/in2 的納米激光光盤(pán)，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(zhǎng)方形，以及在 4 英寸硅片上進(jìn)行圖形刻制。在此類(lèi)技術(shù)中溫度被發(fā)現(xiàn)是一個(gè)關(guān)鍵因素。為了取得高產(chǎn)，下列因素要解決： 1） 大 的戳子尺寸 2） 高圖形密度戳子 3） 低穿刺（ low sticking） 4） 壓印溫度和壓力的優(yōu)化 5） 長(zhǎng)戳子壽命。已有少量研究工作在試圖優(yōu)化壓印溫度和壓力，但顯然需要進(jìn)行更多的研究工作才能得到溫度和壓力的優(yōu)化參數(shù)。還沒(méi)有足夠量的工作來(lái)研究戳子的壽命問(wèn)題。報(bào)告指出最大 的性能退化來(lái)自于嵌在戳子和聚合物之間的灰塵顆粒。值得關(guān)心的其他可能問(wèn)題包括鑲嵌的灰塵顆引起的戳子損傷或聚合物中圖形損傷，以及連續(xù)壓印之間戳子的清洗需要等。壓印過(guò)程包括對(duì)準(zhǔn)、加熱及冷卻循環(huán)等，整個(gè)過(guò)程所需時(shí)間大約 20 分鐘。 IV．納米 制造所面對(duì)的困難和挑戰(zhàn) 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)。我們可以將圖形刻制的全過(guò)程分成下列步驟： 1． 在一塊模版上刻寫(xiě)圖形 2． 在過(guò)渡性或者功能性材料上復(fù)制模版上的圖形 3． 轉(zhuǎn)移在過(guò)渡性或者功能性材料上復(fù)制的圖形。先前描述的各項(xiàng)技術(shù)，例如電子束光刻或者掃描微探針光刻技術(shù)，已經(jīng)能夠刻寫(xiě)非常細(xì)小的圖形。納米壓印術(shù)則因可作多片并行處理而可能解決規(guī)模生產(chǎn)問(wèn)題。納米球珠和倍塞共聚物光刻術(shù)則提供了將第一步和第二步整合的解決方案。然而，用這兩種光刻術(shù)刻寫(xiě)的納米結(jié)構(gòu)的形狀非常有限。為了能夠制造出高質(zhì)量的納米器件，不但必須能 夠可靠地將圖形轉(zhuǎn)移到功能材料上，還必須保證在刻蝕過(guò)程中引入最小的損傷。另一方面，用干法刻蝕技術(shù)，譬如，反應(yīng)離子刻蝕 (RIE) 或者電子回旋共振（ ECR）刻蝕，在優(yōu)化條件下可以獲得陡峭的側(cè)墻。已有研究表明，能在表面下 100 nm 深處探測(cè)到 刻蝕引入的損傷。還有就是因?yàn)樗械募{米結(jié)構(gòu)都有大的表面 體積比，必須盡可能地減少在納米結(jié)構(gòu)表面或者靠近的任何缺陷。通過(guò)采用深紫外光和相移版，以及修正光學(xué)近鄰干擾效應(yīng)等措施，特征尺寸小至 80 nm 的圖形已能用普通光刻技術(shù)制備出。采用 X 光和 EUV 的光刻技術(shù)仍在研發(fā)之 中，可是發(fā)展這些技術(shù)遇到在光刻膠以及模版制備上的諸多困難。掃描微探針技術(shù)提供了能分辨單個(gè)原子或分子的無(wú)可匹敵的精度，可是此項(xiàng)技術(shù)卻有固有的慢速度，目前還不清楚通過(guò)給它加裝陣列懸臂樑能否使它達(dá)到可以接受的刻寫(xiě)速度。然而，在這種方式下形成的 圖形僅局限于點(diǎn)狀或者柱狀圖形。需要將圖形從一張模版復(fù)制到聚合物膜上的各種所謂 “ 軟光刻 “ 方法提供了一種并行刻寫(xiě)的技術(shù)途徑。同一塊模版可以用來(lái)刻寫(xiě)多塊襯底， 而且不像那些依賴(lài)化學(xué)自組裝圖形形成機(jī)制的方法， 它可以用來(lái)刻制任意形狀的圖形。對(duì)一個(gè)理想的納米刻寫(xiě)技 術(shù)而言，它的運(yùn)行和維修成本應(yīng)該低，它應(yīng)具備可靠地制備尺寸小但密度高的納米結(jié)構(gòu)的能力，還應(yīng)有在非平面上刻制圖形的能力以及制備三維結(jié)構(gòu)的功能。然而時(shí)至今日，仍然沒(méi)有任何一項(xiàng)能制作亞100 nm 圖形的單項(xiàng)技術(shù)能同時(shí)滿(mǎn)足上述所有條件。究竟是現(xiàn)有刻寫(xiě)技術(shù)的組合還是一種全新的技術(shù)會(huì)成為最終的納米刻寫(xiě)技術(shù)還有待于觀(guān)察。由于自組裝量子點(diǎn)在尺寸上的自然漲落，可信地表征單個(gè)納米結(jié)構(gòu)的能力對(duì)于研究這些結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)是絕對(duì)至關(guān)重要的。譬如，沒(méi)有一種結(jié)構(gòu)表征工具能夠用來(lái)確定一個(gè)納米結(jié)構(gòu)的表面結(jié)構(gòu)到 ?的精度或者更佳。掃描隧道顯微術(shù)（ STM）和原子力顯微術(shù)（ AFM）能夠給出表面某區(qū)域的形貌，但它們并不能提供定量結(jié)構(gòu)信息好到 能仔細(xì)理解表面性質(zhì)所要求的精度。除非目前用來(lái)表征表面和體材料的技術(shù)能夠擴(kuò)展到能夠用來(lái)研究單個(gè)納米體的表面和內(nèi)部情況，否則能夠得到的有關(guān)納米結(jié)構(gòu)的所有重要結(jié)構(gòu)和組份的定量信息非常有限。這些技術(shù)可以用來(lái)制造簡(jiǎn)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。隨著器件尺度的持續(xù)縮小，對(duì)制造技術(shù)的要求會(huì)更苛刻，理所當(dāng)然地對(duì)評(píng)判方法的要求也變得更嚴(yán)格。因此，除怎樣能夠?qū)⒉牧峡讨瞥商卣鞒叽缭?1100 nm 尺寸范圍結(jié)構(gòu)的問(wèn)題外，還有兩個(gè)重要的問(wèn)題，那就是我們想要制備的哪些種類(lèi)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(lái)的結(jié)構(gòu)。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(guò)早。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。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(méi)有如此的立時(shí)尖銳問(wèn)題需要迫切解決。然而，基于對(duì)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(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域。一旦這個(gè)問(wèn)題能夠解決，就會(huì)有大量的嶄新器件誕生和被
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