Основные определения

Нанотехнологии и нанофабрики.

Лекция 14

Нанотехнизация – расширение управляемости системноорганизованными объектами «в глубину» иерархической структуры, до уровня атомов и молекул, частиц с геометрическими размерами от 1 до 1000 нм.

Основная задача нанотехнологических исследований – видеть не видимое ранее и видоизменять увиденное путем целенаправленной манипуляции атомами и молекулами для создания наноструктурированных систем с новыми полезными свойствами.

2. Нанофабрики ЗАО «Инструменты нанотехнологии», Зеленоград

ЗАО «Инструменты нанотехнологии», предлагает нанофабрики 3-х камерная НТК-3 (28 280 000 руб.) (рис.1), 4-х камерная НТК-4 (52 520 000 руб.), 5-ти камерная НТК-5 (101 000 000 руб.). Многокамерные нанофабрики являются современными решениями для задач создания и комплексного исследования наноструктур комбинированными методами сканирующей сверхвысоковакуумной зондовой микроскопии, ионной литографии и молекулярно лучевой эпитаксии. Позволяют создавать наноструктуры с заданной геометрией и свойствами на пластинах размером до 100 мм в диаметре и 5 мм толщиной. Обеспечивается исследование и контроль качества образцов. Для образцов диаметром до 1 дюйма (около 30 мм) система обеспечивает возможность получения истинного атомарного разрешения на атомарно-гладких поверхностях.

Рис.1. Нанофаб НТК-3 (www.ntmdt.ru).

 

Встроенные в нанофабрики приборы (СЗМ, АСМ-атомно-силовой микроскоп, СЭМ) с разрешением до 20 нм, масс-спектрометры, лазерные интерферометры Renishaw для XY позиционирования и т.п.) позволяет визуализировать топографию образца в режимах регистрации атомных сил, магнитных и электрических силовых полей. В конструкции нанофабрик заложены возможности проведения операций: наноманипуляции, нанолитография в режимах силовых и электрических воздействий и в автоэмиссионных режимах.

Имеется отдельная камера для загрузки и подготовки зондов с кассетой зондов револьверного типа (обеспечивает установку до 18 зондов различных типов). Имеется, также, отдельная камера загрузки образцов. Система откачки обеспечивает возможность достижения вакуума не хуже, чем 5×10-11 торр. Каждая из камер имеет индивидуальную систему получения сверхвысокого вакуума.

Наличие дополнительных фланцев, ориентированных в область зондов, позволяет расширять возможности нанофабрик:

· вводить возможность электронной микроскопии с электростатической фокусировкой пучка,

· вводить системы напуска газов,

· вводить системы глубокого охлаждения образца и обеспечивать возможность проведения инициированных химических реакций,

· вводить системы нагрева образца,

· вводить напылительные системы,

· вводить молекулярно-пучковые источники,

· вводить электронные источники,

· вводить ионную пушку для решения задач профильного анализа,

· вводить дополнительные манипуляторы.

 

3. НТУ «Луч-2» Концерна «Наноиндустрия», Москва

В Концерне «Наноиндустрия» в 1998—2000 годах были разработаны и изготовлены НТУ «Луч-1» и «Луч-2» (рис. 2.) Ходовая часть НТУ «Луч-1» и НТУ «Луч-2» имеет блок грубых и блок точных пьезодвигателей. Такая конструкция позволяла работать как на маленькой площадке 400´400 нм2, так и на большой площадке 30000´30000 нм2. Блок грубых пьезодвигателей передвигает по большой доступной ему площади блок точных двигателей, который обеспечивает расчётную точность 0,01 Ангстрема (хотя такая точность уже не имеет физического смысла).

Конструкция часть НТУ «Луч-1» и НТУ «Луч-2» обеспечивают:

· фиксацию, перемещение и активацию атомов и молекул, полимеризацию, осаждение, травление в технологической камере и гибких микрореакторах;

· 2D нанолитографию для формирования наноструктур, виртуальный шаблон нанолитографии формируется в виде 2D матрицы флагов в памяти управляющей хост-ПЭВМ: в точках проведения нанотехнологического процесса значение флага равно «1», в остальных точках значение флага равно «0»;

· эффективную защиту от внешних сейсмических и акустических воздействий;

· пошаговое перемещение образца по осям XY: высокоскоростное и обзорное сканирование в диапазоне 30000´30000 нм2 и детальное исследование в области 400´400 нм2;

· реконструкцию по 2D изображению 3D рельефа отсканированной поверхности;

· исследование химического состава поверхности и осаждённых на ней нанокластеров с помощью сканирования в режиме спектроскопии двух типов: Z-спектр () и Bias-спектр (): разные по химическому составу вещества демонстрируют разные зависимости, поэтому Z-спектр и Bias-спектр позволяют отличить «родной» бугор на рельефе поверхности от осаждённого на эту поверхность нанокластера.

 

Замкнутая нанотехнологическая линия (рис. 2-а, рис. 2-б) должна включать следующие основные части, функционально, аппаратно и программно связанные друг с другом:

1. Систему автоматического проектирования наноэлементов (САПР НЭ) – дизайн-центр для проектирования СнК (в том числе на базе архитектур ПЛИС), реализующих ячейки БРЭА.

2. Нанотехнологическую установку (НТУ) «Алмаз-М» – фабрика, непосредственно изготавливающая спроектированные СнК, в которых «сжаты» ячейки БРЭА.

 

Рис. 2-а. Блок-схема замкнутой нанотехнологической линии (дизайн-центр и фабрика).

Рис.2-б. Основные информационные трафики СПОПО НТУ «Луч-2».

Примечание: понятие «публикации» предполагает

фрагменты научно-технического отчётов и т.п.