سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
انواع روش های لیتوگرافی یاد شده به نام رویکردهای بالا به پایین شناخته می شوند. این به خاطر آن بود که همه این روش ها از یک مقیاس بزرگ تر آغاز می شوند و ابعادشان جانبی شان را قبل از ساخت نانومتری معمولاً با ضریبی از 10 کم می کنند.
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

شکستن اندازه ها تا ابعاد نانومتری

(قسمت پنجم)


انواع روش های لیتوگرافی یاد شده به نام رویکردهای بالا به پایین شناخته می شوند. این به خاطر آن بود که همه این روش ها از یک مقیاس بزرگ تر آغاز می شوند و ابعادشان جانبی شان را قبل از ساخت نانومتری معمولاً با ضریبی از 10 کم می کنند.

قسمت قبل

چنانچه اشاره شد این روش ها برای ساخت ابزارهای الکترونیکی که کارایی آن ها بیشتر به طرحشان مرتبط است تا به ابعادشان، به کار می رود. اما خیلی از این روش های بالا به پایین آیده ال نیستند. با این حال در سال های اخیر برخی از روش های بالا به پایین نیز وجود داشته که به راحتی نانوالیاف یا نانوذرات را تولید کرده است.

نانومتر

لیتوگرافی نرم

دراین روش به جای استفاده از ابزارهای فیزیکی مثل نور و الکترون از فرآیندهای مکانیکی که در زندگی روزمره با آن ها سر و کار داریم استفاده کردیم: چاپ، مهر زدن، قالب سازی و شابلون. این فنون لیتوگرافی نرم نامیده می شوند چون چیزی که همگی دارند، یک قالب پلیمری خاص است. معمولاً از این پلیمر که خیلی زود ذوب می شود برای گرفتن نشتی استفاده می شود. واژه نرم به خاطر آن است که پلیمرها طبیعتی نرم دارند و در دماهای پایین ذوب می شوند.

برای تکثیر با لیتوگرافی نرم، ابتدا باید یک قالب یا مهر ایجاد کرد. معمول ترین روش برای این کار فوتولیتوگرافی یا لیتوگرافی پرتوی الکترونی روی یک سطح سیلیکونی است. این فرآیند یک الگوی اولیه با طرح های برجسته حساس به نوری ایجاد می کند که از سطح سیلیکون بیرون زده اند.

سپس مایع پلیمری روی این سطح برجسته ریخته شده و یک جامد نرم لاستیکی تبدیل می شود. در نتیجه مهری پلیمری ساخته می شود که با الگوی اولیه برابری کامل دارد. شکل های روی مهر در حد چند نانومتر با الگوی اولیه اختلاف دارند. اگر چه ایجاد یک الگوی اولیه با نقوش ظریف برجسته پرهزینه است (چون نیاز به لیتوگرافی پرتوالکترونی یا فنون پیشرفته دیگر دارد)، با این حال تکثیر الگوی روی مهرهای پلیمری ارزان و آسان است مهر پلیمری می تواند برای ساخت نانوساختارها مورد استفاده قرار گیرد.

ابعاد نانومتری

یکی از روش ها، روش چاپ با تماس میکرومتری است. مهر پلیمری به یک محلول موثر شامل مولکول های آلی به نام تیول (در نقش جوهر) آغشته می شود. سپس مهر به روی یک فیلم نازک طلا (در نقش کاغذ) که روی شیشه، سیلیکون یا صفحه پلیمری قرار گرفته زده می شود. تیول با سطح طلا واکنش می دهد و فیلم کاملاً منظمی را ایجاد می کند که طرح مهر را دارد.

به خاطر پخش شدن جوهر تیول بعد از تماس با سطح، دقت تک لایه نمی تواند به اندازه مهر پلیمری باشد. وقتی این روش به طور مستقیم استفاده شود می تواند شکل هایی به کوچکی 50 نانومتر ایجاد کند.

لیتوگرافی نرم می تواند نانوساختارهایی از مواد متنوع بسازد که مولکول های آلی پیچیده مورد نیاز برای مطالعات زیست شناسی را در بر می گیرد. این روش برای چاپ یا قالب ریزی روی سطوح منحنی درست مانند سطوح صاف است

روش دیگر لیتوگرافی نرم، قالب ریزی میکرومتری در داخل مجاری نامیده می شود، در این روش مهرهای پلیمری به عنوان قالب استفاده می شوند تا طرح ها را قالب ریزی (ریخته گری) کنند. مهر روی یک سطح سخت قرار داده می شود و یک نوع پلیمر مایع در اثر نیروهای کشش سطحی و مویینگی به حفره های بین سطح و مهر نفوذ می کند. پلیمر در این حالت به شکل طرح مورد نظر درآمده و جامد می شود. این روش برای ایجاد ساختارهای کوچک تر از 10 نانومتر قابل استفاده است. این روش برای ساخت ابزارهای نوری زیر طول موج نور، هادی های موج و یک سو کننده های نور و هر چیزی که بتواند در شبکه های الیاف نوری و در کامپیوترهای نوری استفاده شود مناسب هستند. یکی از کاربردهای این روش استفاده در مجاری نانومتری است، مجاری نانومتری همان مجاری میکرمتری هستند که کانال هایی با ضخامت تنها چند نانومتر دارند. در این مقیاس، شکل حرکت سیال، امکان ایجاد روش های جدیدی را برای جداسازی موادی مانند اجزای ژنتیکی را فراهم کرده است.

 

مزیت های این روش

این روش ها به ابزار خاصی احتیاج ندارند و در واقع در یک آزمایشگاه معمولی دستی قابل انجام هستند. روش های فوتولیتوگرافی معمول باید در شرایط پاک در اتاق تمیز، عاری از گرد و غبار صورت گیرد. اگر تنها یک ذره ای کوچک روی الگوی اولیه بنشیند، یک نقطه ناخواسته روی تمامی طرح ها ایجاد می شود. در نتیجه ابزار ساخته شده و گاهی ابزارهای مرتبط با آن ممکن است از کار بیفتند. لیتوگرافی نرم این مشکل را ندارد، چون مهر پلیمری نرم است، اگر ذره ای غبار بین مهر و صفحه قرار گیرد مهر روی ذره فشرده می شود و تماس کامل با سطح را حفظ می کند. بنابراین غیر از مواردی که محتویات در داخل قالب بمانند، طرح درست ایجاد خواهد شد.ازطرف دیگر این روش به محققان اجازه می دهد که با حداقل هزینه طرح هایی را که با لیتوگرافی پرتو الکترونی با روش های دیگر مرتبط ساخته شده ایجاد کنند.

ابعاد نانومتری

معایب این روش

لیتوگرافی نرم می تواند نانوساختارهایی از مواد متنوع بسازد که مولکول های آلی پیچیده مورد نیاز برای مطالعات زیست شناسی را در بر می گیرد. این روش برای چاپ یا قالب ریزی روی سطوح منحنی درست مانند سطوح صاف است. اما برای تولید ساختارهای پیچیده نانو الکترونیک ایده آل نیست. اخیراً مدارهای مجتمع (IC) به صورت لایه های فشرده چند گانه از مواد مختلف تشکیل شده اند. خرابی و آسیب مهرهای پلیمری خطاهای کوچکی را در طرح های تکراری ایجاد می کند و عدم تطبیق یک جزء با لایه های زیرین در مدارها را در پی دارد.

حتی کمترین خرابی و آسیب می تواند باعث خراب شدن یک ابزار چند لایه ای نانوالکترونیکی شود. بنابراین لیتوگرافی نرم روش مناسبی برای ساخت ساختارهای چند لایه که باید لایه ها دقیقاً روی هم قرار گیرند نیست.  محققان در حال رفع این عیب هستند اما هنوز برای تعیین اینکه این تلاش ها مفید خواهد بود یا خیر زمان نیاز است.

ادامه دارد...

 

مریم نایب زاده

بخش دانش و زندگی تبیان


منبع: edu.nano، nanoscience،  azonano،nano

کتاب آشنایی با فناوری نانو (کاربردها) 2، سلیمی، طاهری، احمدوند

 

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین