“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
L
L
L
a
a
a
b
b
b
o
o
o
r
r
r
a
a
a
t
t
t
o
o
o
r
r
r
i
i
i
y
y
y
a
a
a
i
i
i
ş
ş
ş
i
i
i
№
№
№
5.
Skanedici zond litoqrafiyası.
5.1. İşin məqsədi ……..................………………….............117
5.2. İşin məzmunu ……..…….………..................................117
5.3. Metodik göstərişlər ......….…..............……….......…....130
5.4. Tapşırıq ………………………… ……………............130
5.5. Yoxlama sualları .....……………… ……......................134
116
Skanedici zond litoqrafiyası
5.1. İşin məqsədi
1. Zond nanotexnologiyasının fiziki əsaslarinin oyrənilməsi.
2. Skanedici zond mikroskopunun köməyi ilə müxtəlif
litoqrafiyaların yerinə yetirilməsinin öyrənilməsi.
3. Dinamik qüvvə litoqrafiyasının yerinə yetirilməsinin təcrübi
vərdişlərinin alınması.
Ləvazimat: Skanedici zond mikroskopu(Model SZMU-L5),
zond, NanoEducator proqramı və kompüter.
Tədqiqat üçün nümunə: Qoruyucu təbəqəsi çıxarılmış məlu-
mat yazısı olmayan kompakt disk fraqmenti.
İş iki hissədən ibarət olub və hər bir tələbə tərəfindən fərdi
yerinə yetirilir. İşin zəruri təcrübə hissəsi bir dərsdə yerinə
yetirilir və 4 saat davam edir.
İşə başlamazdan qabaq hər tələbə üçün zond seçmək zəru-
ridir və cihazların birində test şəkili üçün litoqrafiyanı yerinə
yetirmək lazımdır.
5.2. İşin məzmunu
Zond nanotexnologiyasının fiziki əsasları. Skanedici zond
litoqrafiyasının növlərinin öyrənilməsi. Dinamik qüvvə litoqra-
fiya rejimində litoqrafiyanın optimal şərtlərinin seçilməsi və
polimer səthə test şəklinin(samples\litho\nanoworld) yazıl-
ması(köçürülməsi).
Müəlliflik şəkili üçün litoqrafiyanın yerinə yetirilməsi (tələ-
bənin arzusunu nəzərə almaqla).
Giriş
Hal-hazırda dünyada elm tutumlu sənaye sahələrinin
konkuriyent qabiliyyətliliyini təyin edən, elm və texnikanın bir
sıra “kritik” istiqamətləri formalaşmışdır. Mikroeletronika və
mik-rotexnologiya, yəni yüksək minatürlü elektron cihazlar və
onların mikro səviyyədə reallaşması üsulları, XX əsrin ikinci
yarısından başlayaraq elmi-texniki tərəqqinin inkişafında
təminində əsas rol oynadı.
117
“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
Mikrosxem elementlərinin xətti ölçülərinin kiçilməsi
məsələsi mikroelektronikada əsas problemlərdən biridir. Hal-
hazırda bu sahədə texnologiyanın inkişaf səviyyəsi submikron
ölçülərə çatıb və artıq nano səviyyəyə keçmişdir. Elementlərin
işləmə fizikası dəyişmişdir. Hazırda bu tamamilə kvant
mexanikasına əsaslanır [19].
İnteqral nanoelektron kvant sxemlərinin yaradılması nano-
texnologiyanın son məqsədidir[20]. Beləliklə nanotexnolo-
giyanı bərk cisimlərin səthində nanometr ölçülü funksional
elementlərin yaradılması üsulları, tətbiqləri, eyni zamanda
ayrıca molekul və atomlardan yaradılması, onların vizual
görünüşü və nəzarətin olması imkanları kimi təyin etmək olar.
Yarımkeçirici təbəqənın səthində örtüklərin yaradılmasının
ənənəvi tətbiqi üsulu daha yüksək ayırdetməyə malik müxtəlif
mikrolitoqrafiyanın tətbiq olunması, həmçinin rentgen-elektron
və ya ion litoqrafiyaları, nanometr eninə ölçüləri olan element-
ləri yaratmağa imkan verir. Bəzən ayrıca bir molekul və
atomlara əsaslanan elementlərin yaradılması ənənəvi yollarla
mümkün olmur.
1981-ci ildə Q.Bininq və X.Rorer skanedici tunel mikrosko-
punu(STM) kəşf etdilər, bu hər şeydən əvvəl keçirici material-
ların tədqiq olunmasını-onu zədələmədən 0,01nm ölçüyə qədər
yeni ayirdetmə üsul idi. Yeni yüksək imkanlar atom-qüvvə
mikroskopunun(AQM) yaradılması kəşfi ilə mümkün oldu ki,
bu da nəinki keçiricilər, həmçinin dielektrik materialların relye-
fini öyrənməyə imkan verdi.
Skanedici zond mikroskopunun(SZM) yaradıcıları təklif
etdilər ki, SZM nümunə səthinin modifikasiyası üçün alət kimi
istifadə oluna bilər. Həqiqətən, zondun nümunənin səthi ilə
lokal kontakt hissəsində kifayət qədər böyük qüvvələr, elektrik
sahəsinin intensivliyi və elektrik cərəyanının sıxlığı yarana
bilər. Ayrıca və birlikdə bu faktlar nümunə səthinin lokal
modifikasiyasına səbəb olar. Yəni zond və nümunə arasındakı
qarşılıqlı təsirin səviyyəsini dəyişməklə tətdqiq olunan nümunə
118
Skanedici zond litoqrafiyası
səthi sıfır və ya minimal səviyyədə zədələməklə SZM-in ölçmə
iş rejimindən litoqrafiya rejiminə, nanometr səviyyədə fəza
ölçülü ayırdetmə ilə qabaqcadan verilmiş strukturu nümunənin
səthində yaratmağa imkan verir. Beləliklə yeni istiqamət-zond
nanotexnologiyası kəşf olundu.
Bu vaxta kimi zond nanotexnologiyasının köməyilə diskret
nanoelektronika qurğuların yaradılmışdır. Bu qurğular ayrıca
funksional elementlər şəklində olub (MOM diodu, bir
elektronlu tranzistor)[21] yüksək sıxlıqlı məlumat yazan yad-
daş qurğularıdır. Bu zaman bütünlüklə molekulyar elektronika
ideyası həyata keçə bilər[23] və ayrıca molekulların istifadə
olunması və modifikasiyası mümkündür.
Zond nanotexnologiyasının fiziki əsasları [23, 24]
Skanedici tunel mikroskopunda zond və nümunə arasında
məsafə 0,5 nm, elektrodlara tətbiq olunan gərginlik 5V
atomdaxili elektrik sahə intensivliyi ilə müqayisə olunan 10
8
V/sm-ə yaxın elektrik sahəsi yaranır. Belə sahələrin lokal
xarakterli olması, zondun iti uclu, tətbiq olunan gərginliyin
aşağı olması, elektrodlar arası aralıqda molekulların və atom-
ların ionlaşmasını yarada bilməz. Belə sahələrdə cərəyanın
sıxlığının elektron emissiyasının qiyməti 10
8
A/sm
2
-ə qədər
mümkündür, bunu Fauler-Nordheym düsturlarına görə qiymət-
ləndirmək olar:
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
ΘΦ
⋅
−
⋅
=
−
E
E
j
2
3
7
2
6
10
836
,
6
exp
10
55
,
1
φ
,
2
8
10
79
,
10
935
,
0
φ
θ
E
−
⋅
−
=
burada E-elektrik sahəsinin intensivliyi (V/sm),
φ-elektrik
sahəsinə tətbiq olun gərginlik hesabına (V) elektronların,
elektroddan çıxış işidir. İynə şəkilli elektroddan çıxan yüksək
sıxlıqlı elektronlar dəstəsi, altlığın qızmasına səbəb ola bilər.
İzotrop nümunə altlıqlar üçün dəstələr oxundan səth boyunca r
radiusu üzrə lokal temperatur artmasını
119
“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
( )
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
=
−
−
l
r
l
r
e
e
r
l
kl
UI
r
T
1
2
4
π
δ
,
düsturu ilə qiymətləndirmək olar. Burada U-elektrodlara tətbiq
olunan gərginlik, I - tunel cərəyanı, k - altlığın istilik keçirmə
əmsalı, ℓ-altlıqda elektronların qeyri-elastiki səpilməsinin
uzunluğudur.
Elektrostatik sahə həmçinin elektrodların səthinə normal
istiqamətdə mexaniki gərginlik yaradır:
2
0
2
1
E
εε
σ
=
, burada
ε
- elektrodlararası mühitin dielektrik nüfuzluluğu,
0
ε
- vaku-
umda dielektrik keçiriciliyidir.
Bu sahə metal elektrodların səthlərində lokal elastiki və
plastik deformasiyalarının yaranması üçün kifayət edir.
Məsələn, havada E>E
0
(E
0
- elektrostatik deformasiyanın yuxarı
həddi olan elektrik sahəsi), burada E=2,1
.
10
3
τ
½
V⁄sm (τ -
plastik deformasiya zamanı müşahidə olunan mexaniki gərgin-
lik, Па) nümunə metal altlığın lokal plastik deformasiyasının
formasının şiş şəklində olmasıdır. Bu zaman daha sərt iynə
formalı elektrod ola bilsin dəyişməz qalsın.
Elektrodlar arası aralıqda güclü elektrik sahəsinin köməyi
ilə mühitdə molekulların polyarlaşması və onların düzümü
mümkündür. Molekulların və qatışıqların dipol - dipol qarşılıq-
lı təsiri hesabına elektrodların adsorbsiyasından və ya elektrod-
lar arası aralıqda yerləşən maye dielektrik fazada elektrod
keçirici molekulyar körpücüklər əmələ gəlməsi mümkündür.
STM və AQM zondların köməyi ilə altlığa birbaşa mexani-
ki təsir mümkündür. Onda lokal cizgilər və ya zondun boş
hərəkəti altlığın plastik deformasiyasının yuxarı həddinin qiy-
mətindən aşması, mexaniki deformasiyasının baş verməsinin
qarşısı alınmazdır.
Beləliklə, nanotexnologiya proseslərini təyin edən əsas
faktlar bunlardır: molekuldaxili və atomdaxili sahələr müqayisə
120
Skanedici zond litoqrafiyası
olunan lokal elektrik sahəsi; böyük cərəyan sıxlığı və bunun
elektrodinamik təsiri; keçən cərəyan tərəfindən yaradılan
yüksək sıxlıqlı lokal istilik seli; lokal mexaniki deformasiyalar.
Skanedici zond litoqrafiyanın növləri
SZM zondun səthlə lokal qarşılıqlı təsirinin növlərinə
uyğun olaraq zond litoqrafiyanın aşağıdakı növləri vardır:
- STM litoqrafiya;
- AQM anod-oksid litoqrafiya;
- AQM qüvvə litoqrafiya;
- Başqa spesifik növləri (elektrostatik yük litoqrafiyası, yaxın
sahə optik mikroskopun köməyi ilə litoqrafiya və i.a.).
STM litoqrafiya
Çoxlu müxtəlif növlü STM litoqrafiyalar mövcuddur. STM-
in köməyi ilə səthin modifikasiyasının ən sadə üsulu STM-in
səthlə bilavasitə kontaktı zamanı STM zondun səthə təsirindən
ibarətdir. Bu səthdə çuxurların əmələ gəlməsinə səbəb olur, bu
zaman zondun özü də zədələnə bilər.
Nümunə səthinə təsir üsulu nümunəyə yüksək sıxlıqlı
cərəyan impulsu və ya yüksək gərginlikli elektrik sahəsinin
verilməsindən ibarətdir. STM zondun nümunə səthinə təsiri
nəticəsində nümunə əriyə və ya buxarlana (Şəkil 5-1) bilər.
STM zondu nümunə səthi üzrə materialın hissəciklərinin yerini
dəyişdirə və ya onu oradan çıxara bilər, çoxlu sayda molekullar
və həmçinin atomlarla manipulyasiya edə bilər (Şəkil 5-2).
Lokal anod oksidləşmə
Bu növ litoqrafiyada nümunənin nəinki relyefi, həm də
səthin lokal elektrofiziki xassələri dəyişir. Məsələn AQM
keçirici zonduna verilən gərginlik nümunə səthində elektrokim-
yəvi prosesin başlanmasına səbəb olur, metallik təbəqə zondun
təsirindən oksidləşir. Bu üsul havada istifadə olunur, bu zaman
zond və nümunə materialının səthi nazik adsorbsiya təbəqə ilə
örtülmüş olur. Nümunə səthinə zond kifayət qədər yaxınlaş-
dıqda, bu nazik adsorbsiya təbəqəyə zond toxunur və kapillyar
effektin təsirindən iynənin ucu ilə nümunə arasında su səddi
121
“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
(aralığı) yaranır. Beləliklə verilən gərginlik su mühitində zond
və nümunə səthi arasında elektrokimyəvi reaksiyanın baş
verməsinə səbəb olur. Əgər səth müsbət yükə malikdirsə, iynə
mənfi yüklüdürsə onda bunlar uyğun olaraq anod və katod kimi
elektrokimyəvi qarşılıqlı təsirdə olacaq və bilavasitə iynənin
təsiri nəticəsində oksidləşmə təbəqəsi artmış olacaqdır (Şəkil 5-
3).
Qeyd
etmək zəruridir ki, yarım hündürlükdə ölçülmüş
oksidləşmiş nanohissəciklərin diametri 8-10 nm təşkil edir.
Yazımaq elementi kimi belə nanohissəciklərin istifadə
olunması məlumatın effektiv yazı sıxlığı 1T bayt/düyüm
2
təşkil edir.
Səthin nanomodifikasiya zamanı nöqtələrin səthdə forma-
laşması ilə məhdudlaşmır. Uyğun proqram təminatını istifadə
edərək zondun verilmiş vektorlar üzrə yerdəyişməsini və daha
mürəkkəb obyektlərin xətlərinin nümunə səthində formasını
almaq olar.
a)
b)
Şəkil 5-1. SZM litoqrafiyaya misal. Üç monotəbəqəli Lenqmür-
Blodjet (b) keçirici təbəqənin STM şəkilləri(skanetmənin
ölçüsü 256x256nm
2
olan ). Lokal gərginliyin üç impulsu
tətbiqindən sonra bir monotəbəqədə kraterə oxşar dərin
defektlərin görünüşü
122
Skanedici zond litoqrafiyası
Şəkil 5-2. STM 2D(solda) və 3D(sağda) litoqrafiya şəkilləri
123
“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
a)
b)
Şəkil 5-3. AQM keçirici zondun köməyi ilə anod
oksidləşməsinin lokal prosesinin sxemi. Silisium
(Si) səthində titanın çox nazik təbəqəsinin
verilmiş nöqtələrdə oksidləşməsi şəkli (skanetmə
ölçüsü 200x200 nm
2
olan)
Qüvvə litoqrafiya
SZM zondu vasitəsi ilə bilavasitə nümunə səthinə qüvvə ilə
təsir etməyə imkan verir. Bunu iki üsulla-statistik təsirlə (nano-
cızıq çəkməklə və ya həkketmə) və dinamik təsirlə(nanozərb
etmə) aparmaq olar.
Həkketmə prosesi yaxşı məlum olan vasitə olub nümunə
səthində şəkillərin əmələ gəlməsi vasitəsidir. Skanedici zond
mikroskopu üsulundan istifadə etməklə bu prosesin nanometr
ayırdetmədə nanohəkketmə ilə reallaşmasına imkan verir.
Nanohəkketməni həyata keçirərkən qüvvə mikroskopu zond
üsulu ilə, zond nümunə səthini kifayət qədər güclə sıxaraq
hərəkət edir, nümunə səthində (onda yerləşmiş təbəqə rezistin-
də) dərin şəkil(cızıntılar) yaranır. Belə üsul yaratma prinsipin-
dən istifadə olunur: zondun ucunun forması ilə təyin olunan
xüsusi xarakterli kəsikli çuxurlar səthdə yaranaraq material
altlıqdan çıxarılır.
Aydındır ki, qüvvə litoqrafiyanın aparılması üçün zondun
materialının möhkəmliyi nümunənin materialının möhkəmli-
yindən yuxarı olması zəruridir. Bu zaman kantileverin yapış-
ması və nümunə qoyulanın materialının hissəciklərinin zonda
124
Skanedici zond litoqrafiyası
yapışması baş verməməlidir. Nümunənin kələ-kötürlülüyü adə-
tən 1-10 nm-dən böyük olmamalıdır. Həmçinin nümunə səthi
təmiz olması zəruridir. Qüvvə litoqrafiyasının həyata keçiril-
məsi üçün polikarbonat və polietilen polimer materiallar daha
münasibdir.
Belə nanolitoqrafiya texnologiyası kifayət qədər sadə və
ucuz olmaqla bərabər, bir sıra müəyyən çatışmamazlıqları
vardır. Zondun statistik təsiri ilə nano çuxurların yaranması
zamanı kantileverin təsadüfi torsion əyilməsi hesabına şəkildə
qeyri-bircinsliyinə gətirib çıxarır. Bundan əlavə bərk cismin
səthi ilə işləyərkən bu üsul zondun tez xarab olmasına gətirib
çıxarır.
Dinamik qüvvə litoqrafiyasının(nanozərbetmə) istifadə
olunması zamanı səthin modifikasiyası nümunə səthi üzərində
zondun rəqs etməsi hesabına dərinliyin yaranmasıdır (Şəkil 5-
6). Belə nano litoqrafiya üsulu torsion təhriflərdən sərbəst
olub, alınmış şəkli nümunə səthinə və rezistə təsir etmədən
vüzualizasiya etməyə imkan verir. Səthin qısa müddətli iynə-
lənməsi zondun tez bir zamanda zədələnməsinin qarşısını alır.
Şəkil 5-4. Statistik qüvvə litoqrafiyası prosesinin sxematik şəkil (a)
Alüminiumun səthinə cızıqlamaqla köçürülmüş şəkil (b)
(skanetmənin ölçüsü 1,6x1,6 mkm² olan)
Dinamik
litoqrafiyanı vektor və ya cızıqlamaqla skanetmə-
nin istifadə olunması ilə aparıla bilər. Vektor litoqrafiya qabaq-
125
“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
cadan verilmiş şəkil üzrə həyata keçirilir. Bunun üstünlüyü
nisbətən böyük sürətlə aparılması, bu zaman litoqrafiya prose-
sində təsir etmə qüvvəsinin nizamlanmasına imkan vermir.
Cızılmaq litoqrafiyası zəif sürətlə aparılır, şəklin formalaşan
bütün müstəvisi üzrə skanetmə zond vasitəsi ilə aparılır, buna
baxmayaraq skanetməni səthə zondla müxtəlif təsir etmə
qüvvəsinin köməyi ilə(şəkil şablonundan asılı olaraq) həyata
keçirmək olar.
Cızılmaqla litoqrafiyasında nanozərbetmədən istifadə olun-
ması zamanı yaxşı nəticələrin alınması, qabaqcadan qrafik-şab-
lon şəklinin hazırlanması əsas rol oynayır. Şəkildə ağ rəng
nümunəyə təsirin olmadığını, qara rəng-təsir edən qüvvənin
maksimal olduğunu göstərir. Şəkli hazırlayarkən ən əsas vacib
detallar bunlardır: şəkilin formasını qara-ağ götürmək, qara
rəng hissəsini kifayət qədər yaxşı rəngləmək, bu zaman elə
etmək lazımdır ki, kiçik ağ sahələr növbələşməsi olmasın, fon
və digər lazımsız detallar ağ rənglə rənglənsin. Bəzi hallarda
şəklin kontrastlığının artırılması daha faydalıdır.
Şəkil 5-5. Vektor dinamik qüvvə litoqrafiyası (a) ( skanetmə ölçüsü
220x220 nm² ) requlyar dərinə massiv şəklində və
cızılmaqla litoqrafiyası(skanetmə ölçüsü 2,5x2,6 mkm²
olan)
126
Skanedici zond litoqrafiyası
NanoEducator cihazında cızıqlamaqla dinamik qüvvə
litoqrafiyasının yerinə yetirilməsi
Litoqrafiyaya
başlamazdan əvvəl litoqrafiyası olunacaq
şəkil üçün nümunə səthinin skan edilməsi zəruridir. Litoqrafi-
yanın müvəffəqiyyətlə aparılması üçün nümunə səthinin kifa-
yət qədər hamar və səth üzərində qüsur və çirk olmaması
zəruridir. Buna görə də birinci olaraq litoqrafiyası olunacaq
şəkil sahəsindən böyük nümunə səthi seçilərək skanetməni
yerinə yetirməli. Bu əlverişli səthin seçilməsini tez tapmağa
imkan verir. İşçi sahənin skan olunacaq səth sahəsinin orta
hissəsində seçilməsi məqsədə uyğun hesab edilir.
Bundan sonra litoqrafiya aparılması üçün işçi sahənin skan
edilməsinə başlanılır. Şəkil şablonun tərəflərinin münasibətinə
uyğun sahənin seçilməsi məqsədəuyğun hesab olunur, bunun
üçün şəkil şablonda pikselin miqdarına uyğun olaraq X, Y
istiqamətlərində skanetmə nöqtələrinin sayını vermək lazımdır.
Cızıqlamaqla litoqrafiya prosesi kifayət qədər çox vaxt
aparır, skanedicinin kənara çıxmaları hesabına seçilmiş səthin
sahəsindən kənara yerdəyişməsi ola bilər. Bu zaman şablona
əsasən formalaşan səth relyefi güclü təhrif olunmuş ola bilər.
Bunun üçün işçi səthin bir neçə dəfə skan edilməsi vacibdir ki,
təhriflərin olmadığına əmin olduqdan sonra litoqrafiya prosesi-
ni aparılsın.
NanoEducator cihazında nümunə səthində şəklin zərb ilə
alınması təyin olunmuş sahənin cızılmaqla skan edilmə aparılır
və bu zaman şablon-şəklə uyğun işıqlıq piksellərindən asılı
olaraq verilmiş nöqtələrdə qüvvə ilə nümunəyə təsir edilir.
Təsirin maksimal dərinliyinin təyin olunması üçün spek-
rposkopiya prosedurasını yerinə yetirmək və zond-nümunə
arasındakı aralıq məsafəyə və asılılıq əyrisinə(Şəkil 5-6) əsasən
zondun rəqs amplitudunu qiymətləndirmək olar.
Scanning pəncərəsinin aşağı sağ hissəsində Lithography
imkanını seçərək litoqrafiya prosedurasını yerinə yetirmək
127
“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
olar. Bu zaman Scanning pəncərəsinin sol aşağı sahəsində
litoqrafiyanın idarəedici elementləri yaranacaqdır (Şəkil 5-7).
Şəkil 5-6. Kontakt nöqtədə zond və nümunə arasında məsafəni
qiymətləndirmək üçün spektroskopiya əyrisi
Şəkil 5-7. Litoqrafiya prosedurasının pəncərəsi
128
Skanedici zond litoqrafiyası
Litoqrafiya prosedurası aşağıdakı addımlarla yerinə ye-
tirilir:
1.Nümunə səthinə yazılası şəkil-şablonu daxil edin. Şəkili
qabaqcadan *.bmp qrafik formasında hazırlamalı və sax-
lamalı. Şəklin seçilməsi və daxil olunması Load Image
düyməsini sıxmaqla edilir.
2.Nümunəyə zondun maksimal dərinliyə təsirinin qiymətini
Action nm vasitəsi ilə təyin edərək daxil edin. Bu kəmiy-
yətin qiymətini səthin hamarlılığı nəzərə alınmaqla, zond və
nümunə arasındakı məsafənin qiymətləndirilmiş nəticəsindən
10-50% böyük olmaq şərti ilə təyin edərək daxil edin.
3.Təsiretmə vaxtının qiymətini Action Time mks vasitəsilə
təyin edərək daxil edin. Razılaşmağa görə ilkin olaraq 22
mks götürmək olar.
4.Nümunə səthinin nöqtələri arasındakı məsafənin qiymətini
(litoqrafiyanın addımını) Step X, Y nm vasitəsi ilə təyin
edərək daxil etməli. Razılaşmaya görə bu parametr səthin
relyefinin əvvəlki ölçmələrindəki skanetmə addımına bəra-
bər götürülür. Litoqrafiya addımının dəyişməsi Step X, Y
nm litoqrafiya şəklinin alınması zamanı səth sahəsinin də-
yişməsində özünü göstərir.
5.Projection düyməsini sıxaraq şəkil-şablonun skanedilmiş
səth sahəsində çəkilməsi və səthə təsiretmə matrisinin
formalaşması baş verir. Bundan sonra istifadəçi litoqrafiya
yerinə yetiriləsi sahənin vəziyyətini dəyişə bilər. Bunu
skanetmə sahəsinin tam sərhədləri daxilində çərçivəni
dəyişməklə etmək olar. Ancaq bunları etmək məsləhət
görülmür. Əgər yeni skanetmə sahəsi verilmiş əvvəlki sahə
ilə üst-üstə düşmürsə, onda Apply düyməsi qırmızı rənglə
rənglənmiş olacaq və buna görə də verilmiş parametrlərin
təsdiq (qəbul) olunması üçün onu sıxmaq lazımdır.
6.Scanning pəncərəsində RUN düyməsini sıxmalı. Bundan
sonra litoqrafiya prosesi başlayır, Scanning pəncərəsinin
aşağı sağ sahəsində səthin əks olunması, litoqrafiyanın yerinə
129
“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
yetirilməsini göstərəcəkdir. Şəkil-şablondakı qara rəngə
uyğun nöqtələrdə Action təsir etmənin maksimal mümkün
dərinlik qiymətinə bərabər amplitudla nümunə səthini zond
döyəcləyir və bu zaman xarakteristik səs eşidiləcəkdir.
Scanning pəncərəsinin sol hissəsində skanedicinin əks
gedişində ölçmələrin nəticəsi kimi səthin şəkli alınacaq.
Beləliklə istifadəçi litoqrafiya apararkən səthə təsir etmənin
nəticələrini dinamik nəzarət etmək imkanına malikdir.
Litoqrafiyanın yerinə yetirilməsi prosesində nümunəyə
maksimal dərinliyə təsir etməni (Action) 2 və ya 4 dəfə artır-
maq olar.
Litoqrafiya
prosedurasını yerinə yetirdikdən sonra aparılmış
təsirlərin nəticələrini yoxlamaq lazımdır. Litoqrafiya aparılmış
və ya böyük sahə səth hissəsinin skanedilməsini yerinə
yetirmək lazımdır.
NanoEducator cihazında litoqrafiyanı yerinə yetirmək
üçün ucunun əyrilik radiusu 100nm dən böyük olmayan
zondla, skanetmənin sürəti 2000nm/s, Action təsir etmənin
qiyməti 100-dən 1000nm-ə qədər, litoqrafiya nöqtələri
arasındakı addımlar ~100nm olmaq şərti ilə aparılması
məqsədəuyğundur.
5.3. Metodik göstərişlər
NanoEducator skanedici zond mikroskopunda işləməyə
başlamazdan əvvəl cihazın istifadəçilərə rəhbərlik sənədini
öyrənmək zəruridir.
5.4. Tapşırıq
I Hissə
1.
Litoqrafiyanın yerinə yetirilməsi üçün nümunə səthi
üzərində səth hissəsini seçin.
1.1. Tədqiq olunan nümunəni altlıqda yerləşdirin.
1.2. NanoEducator cihazında ölçən başlığın yuvasına zond
çeviricini yerləşdirin.
130
Skanedici zond litoqrafiyası
1.3. NanoEducator cihazının idarəetmə proqramını işə salın.
Skanedici qüvvə mikroskopu (SQM) rejimini seçin.
1.4.
Zond çeviricisinin amplitud-tezlik xarakteristikasını təyin
edin və işçi tezliyi daxil edin.
1.5. Zondun nümunəyə(yaxınlaşmasını) əl və vint vasitəsilə
1mm məsafəyə qədər yaxınlaşdırın.
1.6. Qarşılıqlı təsirin alınmasını
-Amplitud Suppression = 0,3:
-Feed Back Loop Gain = 3.
qiymətlərində yerinə yetirin.
1.7. Skanetmə pəncərəsini açın. Litoqrafiyanı yerinə yetirmək
üçün şəkil-şablon (nanoworld.bmp) verilənlərinə əsasən
skanetmənin lazımi parametrlərini daxil etməli. Skanetmə
sahəsinin işçi ölçülərini 10x10 mkm², skanetmə nöqtələri-
nin sayının şəkildə piksellərin sayına bərabər verilməsi
məqsədəuyğundur.
Şəkil 5-9. Dinamik qüvvə litoqrafiyanı yerinə yetirmək üçün şablon
- şəkil. nanoworld.bmp faylındakı ölçüsü 180x180 piksel
olan şəkil
1.8
Nümunə səthinin işçi hissəsinin SZM şəklini almalı. Alın-
mış nəticələri saxlamalı.
1.9
Zondun yerləşdiyi cari nöqtədə spektroskopiyanı yerinə
yetirin. Zond və nümunə arasındakı məsafəni qiymətlən-
dirin.
2.0
Test şəklinin litoqrafiyasını yerinə yetirin.
Səthin seçilmiş işçi hissəsində nanoworld.bmp şəkli üçün
litoqrafiya prosesini yerinə yetirin.
Səthə zondun maksimal təsir dərinliyini, səthin
hamarlılığının qiymətlərindən böyük qiyməti Action nm-lə
131
“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
təyin edərək daxil edin (kompakt diskin səthində cığırların
dərinliyi) və zond-nümunə arasında qiymətləndiril-miş
məsafədən 10-50% böyük olmasını nəzərə almalı.
3.0
Litoqrafiyanın yerinə yetirilməsinin nəticəsi kimi səth his-
səsinin topoqrafiyasının şəklinin alınması.
3.1
Litoqrafiya prosesi qurtardıqdan sonra Scanning pəncərə-
sinin sağ aşağı hissəsində Topography imkanını seçməli.
3.2
Skanetmənin parametrlərini dəyişmədən və skanetmə sahə-
sini dəyişmədən litoqrafiya aparılmış səth hissəsi üçün
toqoqrafiya ölçülərini aparın. Skanetmənin kənara çıxmala-
rı nəticəsində litoqrafiya şəklinin qismən dəyişməsi halında
skanetmə sahəsini artırmalı. Nəticədə aparılmış litoqrafiya
işçi hissəni tamamilə əhatə etmiş olsun.
3.3
Nümunə səthinin işçi hissəsinin SZM şəklinin (Şəkil 5-10)
alınması. Alınmış nəticələrin saxlanması.
3.4
Litoqrafiya şəklinin keyfiyyətini qiymətləndirin. Şəkil 5-10
dan görünür ki, təzyiqlə dərinlik kifayət deyil. Bu Şəkil 5-
10b-də aydın görünür. Bu bəzi sahələrdə materialın sət-
hində təzyiqlə müşahidə olunur. Yəni təsir etmənin dərin-
liyi azacıq çox olmuşdur.
3.5
Zondun nümunəyə maksimum dərinliyə təsirinin paramet-
rinin dəyişməsini nəzərə almaqla litoqrafiya prosesinin tək-
rar olunması zəruri olarsa bunu etməli (Action).
II Hissə
4. Müəlliflik şəklinin litoqrafiyası
4.1. Litoqrafiya üçün aşağıdakı xarakteristikaları olan şəkil
hazırlayın: *.bmp formasında saxlanmış qara-ağ şəkil(iki
rəngli 200x200piksel, 50-100 piksel/düyüm mümkünlüyü)
Şəkil 5-10-da litoqrafiyanın yerinə yetirilməsi şəkil-şab-
lonlar üçün AQM səthi hissəsinin topoqrafiyasının şəkillə-
rinin mümkün variantları göstərilmişdir.
4.2. I hissədə edilmiş zəruri əməlləri yerinə yetirin. I hissədə
işçi parametrləri optimal seçərək müəlliflik şəkillərinin
litoqrafiyasının yerinə yetirilməsi çalışmasını edin.
132
Skanedici zond litoqrafiyası
Şəkil 5-10. Səth hissəsinə SZM vasitəsi ilə 300nm (a) dərinliyə və
1000nm (b) olanda litoqrafiyanın aparılması şəkli(skan
etmənin ölçüləri 10x10 mkm
2
)
Şəkil 5-11. NanoEducator cihazında səth hissəsinin litoqrafiyasının
mümkün şablon (solda) və topoqrafiya variantları
(sağda)
133
“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
5.6. Yoxlama sualları
1.
Skanedici zond mikroskopu informasiyanın oxunması və
yazılması üçün bir alətdir. Zond nanotexnologiyasının
fiziki əsasları haqqında danışın.
2.
Skanedici zond litoqrafiyası nədir? Onun əsas növləri
haqqında danışın.
3.
NanoEducator cihazında dinamik qüvvə litoqrafiyasının
xüsusiyyətləri haqqında danışın.
4.
Dinamik qüvvə litoqrafiyasının aparılması üçün nümunələ-
rin seçilməsi kriteriyalarını deyin.
134
Dostları ilə paylaş: |