Зондовое анодное окисление
DESCRIPTION
Зондовое анодное окисление. Королёв Сергей. Содержание. Введение. Сканирующая зондовая микроскопия. Сканирующая зондовая литография. Зондовое анодное окисление. Импульсная методика. Первые успехи. Окисление металла. Модель Кабрера и Мотта. Зондовое анодное окисление кремния. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Зондовое анодное окисление
Королёв Сергей
СодержаниеI. Введение.
a. Сканирующая зондовая микроскопия.b. Сканирующая зондовая литография.
II. Зондовое анодное окисление.a. Импульсная методика.b. Первые успехи.c. Окисление металла. Модель Кабрера и Мотта.d. Зондовое анодное окисление кремния.e. Встроенный пространственный заряд.f. Модуляционная методика.
III. Заключение.
Сканирующий зондовый микроскоп
В. Л. Миронов, Основы сканирующей зондовой микроскопии (2004).
Исполнительный элемент
Сканирующий зондовый микроскоп
Сканирующий туннельный микроскоп
Атомно-силовой микроскоп
В. Л. Миронов, Основы сканирующей зондовой микроскопии (2004).
H.
M.
Saa
vedr
a et
. al
., H
ybrid
str
ateg
ies
in n
anol
ithog
raph
y (2
010)
.
Импульсная методика зондового анодного окисления
J. A. Dagata, Science 270 (1995) 1625.
Зондовое анодное окисление. Что лучше: сканирующий туннельный микроскоп или
атомно-силовой микроскоп?
tI 0Z
F
Сканирующий туннельный микроскоп:
Атомно-силовой микроскоп:
zF 0Z
U F
Один свободный параметр
Два свободных параметра
Основные успехи зондового анодного окисления связаны с использованием атомно-силового микроскопа.
Металлизация иглы атомно-силового микроскопа
Si3N4
Ti
V
Первые успехи использования проводящего зонда атомно-силового микроскопа для окисления поверхности
E. S. Snow and P. M. Campbell, Appl. Phys. Lett. 64, 1932 (1994).
Si
Полоски SiO2
Полоски SiO2 служат маской при травлении Si в растворе KOH
Незащищённый Si протравился примерно 10 нм
«Заострение иглы»
Ширина полосок ~ 20 нм
Диаметр иглы ~ 80 нм
E. S. Snow and P. M. Campbell, Appl. Phys. Lett. 64, 1932 (1994).
Сухое травление в плазме
E. S. Snow, W. H. Juan, S. W. Pang and P. M. Campbell, Appl. Phys. Lett. 66, 1729 (1995).
Si
SiO2
Глубина травления ~ 30 нм.
Окисление металлаОкисление – это соединение тел с кислородом.
00 t
01 tt
Al
O2
Скорость окисления определяется скоростью химической реакции.
Al
Скорость окисления определяется скоростью прохождения реагентов через окисел.
Al2O3
O2
Модель Кабрера и Мотта
Al
Al2O3
OO-
N. Cabrera and N. F. Mott, Rep. Prog. Phys. 12, 163 (1949).
Источник кислорода при зондовом анодном окислении
V
Si
SiO2
HOHOH 2
HHO
hO
OhO 222
Реакция окисления кремния
Si
SiO2
HOO
HSiOOHhSi 224 2222 SiOOhSi
Скорость окисления smVF 810
Скорость дрейфа ионов Fu
N. Cabrera and N. F. Mott, Rep. Prog. Phys. 12, 163 (1949).
kTFaqkTWNdt
dX expexp
UWW i X
VF
XXdt
dX1exp
Скорость окисления кремния: эксперимент
P. Avouris, T. Hertel and R. Martel, Appl. Phys. Lett. 71, 285 (1997).
n-Si(100)Модель Кабрера и Мотта
XXdt
dX1exp
Сканирующая микроскопия напряжений Максвелла
J. A. Dagata, Nanotechnology 8, A3 (1997).
F Поверхностный потенциал
2F Ёмкость
Наблюдение встроенного пространственного заряда
J. A. Dagata, T. Inoue, J. Itoh and H. Yokoyama, Appl. Phys. Lett. 73, 271 (1998).
p,n-Si(100)
Создавались точечные окислы
Снимались карты
топологии, потенциала,
ёмкости
Механизм образования встроенного пространственного заряда
HO
HSiOOHhSi 224 2
2SiO
H
OHOHH 2
OH 2
hHSi
OHSiOHhHSi 32
Si
OH3
Модуляционная методика зондового анодного окисления
F. Perez-Murano, K. Birkelund, K. Morimoto and J. A. Dagata, Appl. Phys. Lett. 75, 199 (1999).
Заключение