كشفت التوترات في عالم النانو

الأشعة تحت الحمراء المجهري يكشف النانوية في البلورات

ملاحظة نانوريسين باستخدام مجهر الأشعة تحت الحمراء القريب من الحقل © Andreas Huber / MPI للكيمياء الحيوية
قراءة بصوت عال

طور العلماء طريقة جديدة خالية من المتاعب للكشف عن الضغوط النانوية في مواد أشباه الموصلات. وفقًا للباحثين في مجلة Nature Nanotechnology ، يقدم المجهر تحت الأحمر القريب من المجال إمكانيات جديدة لاستكشاف الخواص الميكانيكية للسيراميك عالي الأداء أو لقياس الموصلية المحلية في مكونات النانو لرقائق الكمبيوتر الحديثة.

يعتبر توصيف ضغوط المواد في نطاق النانومتر - أقل من 100 نانومتر - مطلبًا أساسيًا لتقنية القياس الحديثة ، حيث تحدد الضغوطات الخواص الميكانيكية للخزف عالي الأداء والخواص الإلكترونية لأجهزة أشباه الموصلات الحديثة. لا يزال التشويش والتصوير الخالي من التلامس والتأثيرات على الموصلية المحلية أحد التحديات الرئيسية في تكنولوجيا النانو وأشباه الموصلات.

قرار 20 نانومتر

يوفر تنظير الأشعة تحت الحمراء ، الذي طوره باحثون في معهد ماكس بلانك للكيمياء الحيوية في مارتينسريد بالقرب من ميونيخ ، إمكانية لتوصيف المواد الحساسة للغاية. وهو يعتمد على مجهر القوة الذرية (AFM) ، حيث يسجل طرف المسح الدقيق الذي يبلغ قطره من 20 إلى 40 نانومتر فقط تشتت الحقول البصرية القريبة من المجال (المسح الضوئي المجهر من نوع s-SNOM المسح الضوئي القريب من المجال).

يوفر الضوء المبعثر ، بالإضافة إلى التضاريس ، معلومات حول الخصائص البصرية والكيميائية المحلية للمواد. في السنوات الأخيرة ، تمكن علماء النانو من مد تقنيتهم ​​القريبة من المجال إلى نطاقات الأشعة تحت الحمراء وتيراهيرتز ، وبذلك حققوا دقة 20 نانومتر.

تتبع Nanorisse في البلورات

في أحدث دراسة ، أظهر علماء معهد البحوث الباسكية CIC nanoGUNE في سان سيباستيان ، بالتعاون مع معاهد ماكس بلانك للكيمياء الحيوية وفيزياء البلازما ، أن المجهر بالأشعة تحت الحمراء القريبة من الحقل قادر أيضًا على اكتشاف أصغر مجالات الإجهاد والنانوورات في البلورات ، في تجربة توضيحية ، استخدم العلماء طرفًا ماسيًا لتوليد انطباعات متفاوتة الحجم على سطح كربيد السيليكون. مع مجهرهم القريب من الميدان ، تابعوا تطور مجالات الضغط التي تنبعث من النانو والتي تم إنشاؤها بواسطة الانطباع. ولأول مرة ، تتصور صور الأشعة تحت الحمراء المسجلة أيضًا تكوين النانوورات وتطويرها من خلال طريقة بصرية. عرض

contrast على عكس تقنيات الفحص المجهري الأخرى ، مثل الفحص المجهري الإلكتروني ، فإن طريقتنا تتمتع بميزة عدم وجود إعداد خاص للعينة. وعلق أندرياس هوبر ، الذي أجرى التجارب كجزء من أطروحته للحصول على درجة الدكتوراه ، على أنه تم تجنب تعديلات الحالة الأصلية للعينة عن طريق التحضير. يقول ألكساندر زيغلر: "يمكن استخدام هذه الطريقة في المستقبل ، على سبيل المثال ، للكشف عن المواد النانوية في السيراميك أو النظم الميكانيكية الإلكتروميكانيكية (MEMS) قبل أن تؤدي إلى تعطل المواد".

خيارات التطبيق مثيرة للاهتمام

علاوة على ذلك ، يُظهِر العلماء أن الفحص المجهري للأشعة تحت الحمراء القريبة من الحقل لديه القدرة على التحقيق في وقت واحد في تركيز حاملة الشحنة وتنقلها في أشباه الموصلات النانوية المقاسة. يتم استخدام مجالات الضغط المحلية في هياكل أشباه الموصلات الحديثة من أجل زيادة الموصلية على وجه التحديد وبالتالي تقليل حجم المكونات الإلكترونية في رقائق الكمبيوتر.

promise نتائجنا تعد بعدم الاتصال ورسم الخرائط الكمية لخصائص الناقل المسؤول. هذا هو السبب في أن التطبيقات المثيرة للاهتمام لتوصيف المكونات الإلكترونية المستقبلية ذات المجهر النانوي ، حيث يعتبر السيليكون المتوتر محليًا مكونًا أساسيًا في الفحص المجهري القريب من الأشعة تحت الحمراء ، كما يقول راينر هيلينبراند ، رئيس مجموعة أبحاث نانو. -Photonics في معهد ماكس بلانك للكيمياء الحيوية ، الذي تولى الآن قيادة مختبر Nanooptics في nanoGUNE.

(idw - معهد ماكس بلانك للكيمياء الحيوية ، 12.01.2009 - DLO)