DE102008060644A1 - Herstellung einer Graphennanovorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Graphenstruktur im Nanomaßstab beschrieben. Dazu wird auf einer Graphenschicht ein Oxidnanodraht ausgebildet, der als eine Maske verwendet werden kann, und wird dann ein Ionenstrahlätzen durchgeführt. Die Graphenstruktur im Nanomaßstab wird dann durch Entfernen des nach dem Ionenstrahlätzen verbleibenden Oxidnanodrahts erhalten.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Graphennanovorrichtung bzw. einer Graphennanostruktur.
  • Graphen zeigt stabile Eigenschaften und eine hohe elektrische Mobilität und ist von beträchtlichem Interesse als ein Material für die Verwendung in Halbleitervorrichtungen der nächsten Generation. Um jedoch Halbleitereigenschaften aufzuzeigen, ist es typischerweise notwendig, dass das Graphen in der Form eines Kanals mit einer Linienbreite im Nanomaßstab ausgebildet wird, da Graphen grundsätzlich metallische Eigenschaften aufweist.
  • So ist beispielsweise das derzeitige Verständnis derart, dass Graphen eine Linienbreite von 1–2 nm aufweisen muss, damit es eine Siliciumbandlücke, d. h. ungefähr 1,11 eV, aufweist. Es ist jedoch mittels der derzeit verfügbaren Halbleiterverarbeitungstechniken nicht möglich, Graphen auf eine derart geringe Linienbreite im Nanomaßstab (weniger als 3 nm) zu schneiden. Obwohl bereits ein beträchtliches Interesse an der Verwendung von Graphen vorliegt, wurden demgemäß Graphenhalbleitervorrichtungen bis jetzt nicht praktisch realisiert.
  • Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Graphennanostruktur, d. h. eine Graphenstruktur im Nanomaßstab, bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Verfahren zur Herstellung einer Graphennanostruktur gemäß den Ansprüchen 1, 8 und 17.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Graphennanostruktur im Nanomaßstab die Schritte:
    Ausbilden einer Oxidnanostruktur auf einer Graphenschicht,
    Ausrichten der Oxidnanostruktur auf der Graphenschicht in eine vorbestimmte Richtung,
    Durchführen eines anisotropen Ätzens unter Verwendung der ausgerichteten Oxidnanostruktur als eine Maske und
    Entfernen der nach dem anisotropen Ätzen verbleibenden Oxidnanostruktur.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Graphenstruktur im Nanomaßstab die folgenden Schritte:
    Ausbilden einer Metallschicht auf einer Graphenschicht,
    Ausbilden eines Molekülschichtmusters mit einer hydrophoben Molekülschicht in einem ersten Bereich auf der Metallschicht,
    Ausrichten einer Oxidnanostruktur in einem zweiten Bereich auf der Metallschicht, wo die hydrophobe Molekülschicht nicht ausgebildet ist,
    Durchführen eines anisotropen Ätzens unter Verwendung der ausgerichteten Oxidnanostruktur als eine Maske und
    Entfernen der nach dem anisotropen Ätzen verbleibenden Oxidnanostruktur und Metallschichtnanostruktur.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Graphenstruktur im Nanomaßstab die folgenden Schritte:
    Ausbilden einer Opferschicht auf einer Graphenschicht,
    Ausbilden einer Metallschicht auf der Opferschicht,
    Ausbilden eines Molekülschichtmusters mit einer hydrophoben Molekülschicht in einem ersten Bereich auf der Metallschicht,
    Ausrichten einer Oxidnanostruktur in einem zweiten Bereich auf der Metallschicht, wo die hydrophobe Molekülschicht nicht ausgebildet ist,
    Durchführen eines anisotropen Ätzens unter Verwendung der ausgerichteten Oxidnanostruktur als eine Maske und
    Entfernen der nach dem anisotropen Ätzen verbleibenden Oxidnanostruktur, Metallschichtnanostruktur und Opferschichtnanostruktur.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aufgrund der Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen.
  • Es zeigt:
  • 1A–1F den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung einer Graphenstruktur gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform;
  • 2 ein Flussdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung einer Graphenstruktur gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform aufzeigt;
  • 3A–3G den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung einer Graphenstruktur gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform;
  • 4 ein Flussdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung einer Graphenstruktur gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform aufzeigt;
  • 5A–5F den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung einer Graphenstruktur gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform; und
  • 6 ein Flussdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung einer Graphenstruktur gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform aufzeigt.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung werden unter Bezug auf die Figuren verschiedene beispielhafte Ausführungsformen aufgezeigt und beschrieben, und der Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Weisen modifiziert werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen.
  • Soweit nicht anderweitig explizit angegeben, ist der Ausdruck „umfassen” und derartige Variationen wie „umfasst” oder „umfassend” derart zu verstehen, dass damit ein Einbeziehen der bezeichneten Elemente, jedoch kein Ausschluss irgendwelcher anderer Elemente gemeint ist.
  • Wenn eine Schicht, ein Film, ein Bereich oder ein Substrat derart bezeichnet wird, dass es „auf” einem anderen Element vorliegt, ist dies so zu verstehen, dass es direkt auf dem anderen Element vorliegt oder dass auch dazwischen liegende Elemente vor handen sein können. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als „direkt auf” einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischen liegenden Elemente vorhanden.
  • In den folgenden beispielhaften Ausführungsformen werden Techniken zur Herstellung einer Graphenstruktur mit einer Linienbreite im Nanomaßstab unter Verwendung einer Oxidnanostruktur als einer Maske offenbart. In der folgenden Beschreibung wird ein Nanodraht als ein Beispiel der als eine Maske verwendeten Nanostruktur verwendet. Es ist jedoch selbstverständlich, dass auch Nanostrukturen mit verschiedenen anderen Gestalten wie einem Kreis, einer Ellipse und dergleichen verwendet werden können.
  • Ein Oxidnanodraht mit einer kovalenten Bindung zeigt eine stärkere Bindung als ein Metall mit einer metallischen Bindung und zeigt eine weit geringere Ätzrate in Bezug auf ein Ionenstrahlätzen als ein Metall auf. Daher kann ein Oxidnanodraht als eine Maske verwendet werden, um periphere Materialien zu entfernen, wenn ein Ätzvorgang geeignet gesteuert wird.
  • Nachfolgend wird unter Bezug auf die 1 und 2 ein Verfahren zur Herstellung einer Graphenstruktur gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform ausführlich beschrieben.
  • Wie in 1(A) aufgezeigt, ist ein Graphenschicht 120 auf einem Substrat 110 ausgebildet (S110 in 2). In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird als das Substrat 110 ein Siliciumsubstrat verwendet, jedoch ist das Substrat 110 nicht darauf beschränkt. Als das Substrat 110 kann auch ein festes Substrat eines beliebigen anderen Materials, das für die Herstellung einer Vorrichtung geeignet ist, verwendet werden.
  • Die Graphenschicht 120 kann mittels verschiedener Verfahren auf dem Substrat 110 ausgebildet werden, und es wird nachfolgend eine beispielhafte Technik ausführlich beschrieben.
  • In einer Gaskammer wird bei 1000°C und einer 3%igen Wasserstoffatmosphäre (H2-Atmosphäre) expandierbarer Graphit verarbeitet und wird mittels Ultraschallwellen während ungefähr 30 Minuten in Dichlorethan dispergiert. Dadurch wird ein dünnes Graphen in einer Lösung dispergiert. Wenn die Lösung mit dem dispergierten Graphen auf das Substrat 110 angewendet wird und dann gespült wird, wird die Graphenschicht 120 auf dem Substrat 110 ausgebildet.
  • Wie in 1(B) aufgezeigt, werden anschließend Oxidnanodrähte 130 auf der Graphenschicht 120 ausgebildet (S120 in 2). In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird als der Oxidnanodraht 130 ein Vanadiumoxidnanodraht (z. B. V2O5-Nanodraht) verwendet. Der Oxidnanodraht 130 kann auf verschiedene Weisen auf der Graphenschicht 120 ausgebildet werden, und der Vanadiumoxidnanodraht wird beispielsweise wie folgt auf der Graphenschicht 120 ausgebildet.
  • Bei Graphen können auf dessen Oberfläche auf einfache Weise induzierte elektrische Dipole ausgebildet werden, und ein derartiges Graphen, das mit induzierten elektrischen Dipolen ausgebildet wurde, zeigt eine Affinität zu einem Vanadiumoxidnanodraht mit einer negativen Ladung. Wenn ein mit Graphen versehenes Substrat (nachfolgend als ein „Graphensubstrat” bezeichnet) in eine Vanadiumoxidnanodrahtlösung getaucht wird, haften Nanodrähte an einer Oberfläche der Graphenschicht an. In diesem Fall kann die Affinität zwischen dem Vanadiumoxidnanodraht und dem Substrat erhöht werden indem eine positiven Spannung an das Graphensubstrat angelegt wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Oxidnanodrähte 130 ohne Richtungscharakteristik ausgebildet und sind in beliebigen Richtungen ausgerichtet.
  • Wie in 1(C) aufgezeigt, wird das Graphensubstrat, auf das Oxidnanodrähte 130 aufgebracht sind, die in beliebigen Richtungen ausgerichtet sind, in ultrareines Wasser eingetaucht und dann entlang einer gewünschten Ausrichtungsrichtung aus dem ultrareinen Wasser herausgezogen (S130 in 2). Die Oxidnanodrähte 130 werden dabei durch die Oberflächenspannung auf der Graphenschicht 120 entlang der Richtung des Herausziehens wieder ausgerichtet, wie dies in 1(D) aufgezeigt ist.
  • Wie in 1(E) aufgezeigt, wird anschließend das Graphensubstrat mit den wieder ausgerichteten Oxidnanodrähten 130 in eine Apparatur zur Behandlung mit einem fokussierten Ionenstrahl (FIB-Apparatur) gegeben und wird dann ein Ionenstrahlätzprozess durchgeführt (S140 in 2). Das heißt, es wird unter Verwendung der auf der Graphenschicht 120 ausgerichteten Nanodrähte 130 als eine Maske ein Ionenstrahlätzprozess, welcher eine Art eines anisotropen Ätzprozesses ist, durchgeführt.
  • Ein Oxidnanodraht mit einer kovalenten Bindung zeigt eine stärkere Bindung als Graphen mit einer metallischen Bindung und zeigt in Bezug auf ein Ionenstrahlätzen eine weit geringere Ätzrate als Graphen. Daher kann ein Oxidnanodraht als eine Maske verwendet werden, um Graphen an der Peripherie der Maske zu entfernen, wenn der Ätzvorgang geeignet gesteuert wird.
  • Das heißt, wenn wie in 1(E) aufgezeigt das Ionenstrahlätzen auf dem Graphenmuster, auf welchem die Oxidnanodrähte 130 ausgerichtet sind, durchgeführt wird, bleibt die Graphenschicht 120 unter den Nanodrähten 130 erhalten, wird jedoch die Graphenschicht 120 der anderen Bereiche entfernt, da die Nanodrähte 130 als eine Maske fungieren.
  • Nach dem Ionenstrahlätzen wird das Substrat 110 unter Verwendung einer Pufferlösung (z. B. einer wässrigen einmolaren Lösung von NaCl (1 M NaCl-Lösung)) während ungefähr 10 Minuten gespült (S150 in 2). Das Ergebnis davon ist, dass die Oxidnanodrähte 130 vollständig entfernt werden und lediglich eine Graphenstruktur des Nanodrahtschemas zurückbleibt, wie dies in 1(F) dargestellt ist.
  • In der ersten beispielhaften Ausführungsform wird ein Vanadiumoxidnanodraht als ein Beispiel des als eine Maske verwendeten Oxidnanodrahts 130, verwendet, da der Vanadiumoxidnanodraht auf einfache Weise in einer sehr engen Nanomaßstabsgröße ausgebildet werden kann.
  • Es können jedoch anstelle von Vanadiumoxid auch andere Materialien verwendet werden, die eine hohe Widerstandsfähigkeit in Bezug auf einen Ionenstrahl aufweisen. Beispielhaft zeigen Oxidmaterialien wie Vanadiumpentoxid (V2O5) (es können auch andere Vanadiumoxide VxOy verwendet werden), Zinkoxid (ZnO5) und Siliciumdioxid (SiO2) typischerweise eine hohe Beständigkeit in Bezug auf einen Ionenstrahl. Das ist teilweise darin begründet, dass die Bindungsfestigkeit hoch ist. Da die Oxide typischerweise Isolatoren sind, fließen darüber hinaus keine Ladungen, wie sie bei dem Einwir ken des Ionenstrahls erzeugt werden, sondern sammeln sich an, und können die angesammelten Ladungen den Ionenstrahl ablenken.
  • Nachfolgend wird unter Bezug auf die 3 und 4 ein Verfahren zur Herstellung einer Graphenstruktur im Nanomaßstab gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform beschrieben. In dieser zweiten beispielhaften Ausführungsform wird anstelle des Ausrichtens des Oxidnanodrahts unter Verwendung einer Oberflächenspannung, wie dies oben unter Bezug auf 1(C) beschrieben wurde, ein Oxidnanodraht an einer spezifischen Stelle und mit einer spezifischen Ausrichtung auf einem Molekülschichtmuster platziert.
  • Nanodrähte mit einer Oxidoberfläche werden nicht mit einer hydrophoben Molekülschicht aneinandergefügt, sondern werden mit einer hydrophilen Molekülschicht oder einer festen Oberfläche, die mit einer entgegengesetzten Polarität in Bezug auf die Oxide geladen ist, aneinandergefügt.
  • Das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Graphenstruktur im Nanomaßstab verwendet eine Technik zur Ausbildung eines Oxidnanodrahts an einer spezifischen Stelle und mit einer spezifischen Ausrichtung auf einer hydrophilen Molekülschicht, wobei die Eigenschaft des selektiven Aneinanderfügens verwendet wird, welche nachfolgend als ein Verfahren des selektiven Aneinanderfügens bezeichnet wird.
  • Wie in 3(A) aufgezeigt, wird auf einem Substrat 250 eine Graphenschicht 260 ausgebildet (S210 in 4). Die Graphenschicht 260 kann durch verschiedene Verfahren, wie sie in der Beschreibung der ersten beispielhaften Ausführungsform erwähnt wurden, auf dem Substrat 250 ausgebildet werden.
  • Wie in 3(B) aufgezeigt, wird anschließend auf einer Oberfläche der Graphenschicht 260 unter Verwendung eines thermischen Verdampfers oder eines Sputterns eine Metallschicht 270 abgeschieden (S220 in 4). In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird als die Metallschicht 270 Gold verwendet. Es können jedoch auch andere Metalle verwendet werden.
  • Wie in 3(C) aufgezeigt, wird anschließend auf der Metallschicht 270 ein Molekülschichtmuster 280 ausgebildet, das ein hydrophobes Molekülschichtmuster 284 und ein hydrophiles Molekülschichtmuster 282, welche mit positiven Ladungen geladen sind, einschließt (S230 in 4).
  • In den nachfolgenden Prozessen verhindert die hydrophobe Molekülschicht 284 eine Absorption von Oxidnanodrähten und unterstützt die hydrophile Molekülschicht 282 die Absorption der Oxidnanodrähte indem die Affinität zu diesen erhöht wird. Obwohl der Oxidnanodraht ohne Ausbilden der hydrophilen Molekülschicht 282 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform ausgebildet werden kann, indem eine positive Spannung an die Metallschicht 270 angelegt wird, ist nach einem Ausbilden der hydrophilen Molekülschicht 282 die Absorption der Oxidnanodrähte auf der hydrophilen Molekülschicht 282 erleichtert.
  • Das Molekülschichtmuster 280 kann ausgebildet werden unter Verwendung verschiedener Techniken wie beispielsweise Mikrokontaktdrucken, Fotolithografie und Dip-Pen-Nanolithografie (DPN). Da in der zweiten beispielhaften Ausführungsform Vanadiumoxidnanodrähte mit negativen Ladungen als Oxidnanodrähte verwendet werden, wird als eine hydrophobe Molekülschicht 284 auf der Metallschicht 270 ein Material wie Octadecanthiol (ODT) als Muster aufgebracht und wird als die hydrophile Molekülschicht 282 ein Material wie Cysteamin als Muster aufgebracht.
  • Wie in 3(D) aufgezeigt, wird anschließend das mit der Molekülschicht bemusterte Substrat 250 in eine Vanadiumoxidnanodrahtlösung getaucht und werden die Vanadiumoxidnanodrähte 290 selektiv mit der hydrophilen Molekülschicht 282, die positiv geladen ist, aneinandergefügt (S240 in 4). In diesem Fall können die Vanadiumoxidnanodrähte 290 mit einer Auflösung im Nanometermaßstab ausgerichtet werden.
  • Wie in 3(E) aufgezeigt, wird anschließend ein Ionenstrahlätzen auf das Substrat 250, auf dem die Vanadiumoxidnanodrähte 290 ausgerichtet vorliegen, angewendet (S250 in 4). Als Ergebnis des Ionenstrahlätzens wird das Molekülschichtmuster 280, die Metallschicht 270 und die Graphenschicht 260 entfernt, wobei jedoch die Vanadiumoxide 290 zurückbleiben. Das heißt, die Vanadiumoxidnanodrähte 290 fungieren als eine Maske und bleiben demgemäß die Metallschicht 270 und die Graphenschicht 260 unter den Vanadiumoxidnanodrähten 290 nach dem Einwirken des Ionenstrahls erhalten.
  • Die Metallschichtstruktur unter den Vanadiumoxidnanodrähten 290, die nach dem Ionenstrahlätzen zurückbleibt, wird nachfolgend als „Metallnanodrähte” bezeichnet.
  • Wie in 3(F) aufgezeigt, wird im Anschluss an das Einwirken des Ionenstrahls das Substrat 250 unter Verwendung einer Pufferlösung (z. B. eine einmolare wässrige Lösung von NaCl) während ungefähr 10 Minuten gespült (S260 in 4), so dass die Vanadiumoxidnanodrähte 290 vollständig entfernt werden und lediglich die Metallnanodrähte und die Graphennanostruktur zurückbleiben.
  • Wie in 3(G) aufgezeigt, werden schließlich die Metallnanodrähte von dem Substrat 250 mittels einer Metallätzlösung entfernt (S270 in 4) und verbleibt lediglich die Graphennanostruktur auf dem Substrat 250. In dieser zweiten beispielhaften Ausführungsform kann als die Metallätzlösung eine Mischlösung aus Salpetersäure und Chlorwasserstoffsäure verwendet werden. Die Molekülschicht oberhalb des Metallnanodrahts wird ebenfalls entfernt, wenn die Metallnanodrähte entfernt werden.
  • In der zweiten beispielhaften Ausführungsform werden, wie in 3(D) aufgezeigt, die als eine Maske des Ionenstrahlätzens verwendeten Vanadiumoxidnanodrähte 290 auf der Metallschicht 270 ausgerichtet. Die Metallschicht 270 wird vor den Vanadiumoxidnanodrähten 290 ausgebildet, da es schwierig sein kann, die Vanadiumoxidnanodrähte 290 unter Verwendung eines Verfahrens des selektiven Aneinanderfügens direkt auf der Graphenschicht 260 auszurichten.
  • Nachfolgend wird unter Bezug auf die 5 und 6 ein Verfahren zur Herstellung einer Graphenstruktur im Nanomaßstab gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform beschrieben. In der dritten beispielhaften Ausführungsform werden gleichermaßen wie oben für die zweite beispielhafte Ausführungsform beschrieben Oxidnanodrähte unter Verwendung eines Verfahrens des selektiven Aneinanderfügens ausgebildet. Im Unterschied zu der zweiten beispielhaften Ausführungsform wird jedoch vor dem Abscheiden einer Metallschicht auf der Graphenschicht ein Verfahren zum Ab scheiden einer Opferschicht hinzugefügt. Für ein einfacheres und besseres Verständnis der nachfolgenden Beschreibung werden Prozesse und Arbeitsschritte, die im Wesentlichen gleich denen sind, wie sie in der zweiten beispielhaften Ausführungsform beschrieben werden, in einer gekürzten Version beschrieben.
  • Wie in 5(A) aufgezeigt, wird auf einem Substrat 350 eine Graphenschicht 360 ausgebildet (S310 in 6). Wie in 5(B) aufgezeigt, wird anschließend unter Verwendung eines thermischen Verdampfers oder eines Sputterns eine Opferschicht 300 auf einer Oberfläche der Graphenschicht 360 abgeschieden (S320 in 6). In dieser dritten beispielhaften Ausführungsform kann Aluminium als die Opferschicht 300 verwendet werden. Aluminium zeigt eine relativ hohe Ionisationsneigung und wird leicht entfernt, da es leicht oxidiert und geätzt werden kann. Für die Opferschicht 300 kann auch ein anderes Material als Aluminium verwendet werden, solange das Material leichter als die danach ausgebildete Metallschicht oxidiert und geätzt werden kann.
  • Wie in 5(C) aufgezeigt, wird anschließend eine Metallschicht 370 auf der Opferschicht 300 ausgebildet (S330 in 6) und werden dann ein Molekülschichtmuster 380, das ein hydrophobes Molekülschichtmuster 384 und ein hydrophiles Molekülschichtmuster 382, geladen mit positiven Ladungen, enthält, auf der Metallschicht 370 ausgebildet (S340 in 6). In dieser dritten beispielhaften Ausführungsform kann als die Metallschicht 370 Gold (Au) verwendet werden.
  • Wie in 5(C) aufgezeigt, werden anschließend Vanadiumoxidnanodrähte 390 auf dem mit der Molekülschicht bemusterten Substrat 350 durch ein Verfahren des selektiven Aneinanderfügens ausgerichtet (S350 in 6).
  • Wie in 5(D) aufgezeigt, werden anschließend in einem Bereich, der nicht mit den Vanadiumoxidnanodrähten 390 abgedeckt ist, durch Anwenden des Ionenstrahls auf das Substrat 350, auf dem die Vanadiumnanodrähte 390 ausgerichtet vorliegen, das Molekülschichtmuster 380, die Metallschicht 370, die Opferschicht 300 und die Graphenschicht 360 entfernt (S360 in 6).
  • Im Anschluss an das Einwirken des Ionenstrahls werden die Vanadiumoxidnanodrähte 390 unter Verwendung einer Pufferlösung (z. B. einer einmolaren wässrigen Lö sung von NaCl) von dem Substrat 350 entfernt (S370 in 6) und wird dann die Opferschicht 300 wie in 5(F) aufgezeigt vollständig entfernt (S380 in 6).
  • In der dritten beispielhaften Ausführungsform wird anstelle des Entfernens der Metallschicht 370 mittels einer Metallätzlösung die Opferschicht 300 aus Aluminium durch Eintauchen des Substrats 350 in eine Tetramethylammoniumhydroxidlösung (TMAH-Lösung) geätzt, so dass die Metallschicht 370 und das Molekülschichtmuster 380, welches auf der Opferschicht 300 ausgebildet ist, durch Abspaltung entfernt werden können. Im Gegensatz zu der zweiten beispielhaften Ausführungsform wird in dieser dritten beispielhaften Ausführungsform die Opferschicht 300 unter Verwendung einer alkalischen TMAH-Lösung entfernt anstelle der Entfernung der Metallschicht 370 unter Verwendung einer Metallätzlösung, die stark sauer ist. Es kann daher eine Graphennanostruktur ausgebildet werden, ohne dass eine Beschädigung des Graphens verursacht wird.
  • Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgebildet werden, ohne von den grundlegenden Eigenschaften oder Merkmalen der Erfindung abzuweichen. Daher sind die beschriebenen Ausführungsformen in jeglicher Hinsicht als lediglich veranschaulichend und nicht einschränkend gedacht. Der Umfang der Erfindung wird daher vielmehr durch die anhängenden Ansprüche angegeben. Alle Änderungen innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche liegen daher innerhalb ihres Umfangs.

Claims (24)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Graphennanostruktur, welches die folgenden Schritte umfasst: Ausbilden einer Oxidnanostruktur auf einer Graphenschicht, Ausrichten der Oxidnanostruktur auf der Graphenschicht in eine vorbestimmte Richtung, Durchführen eines anisotropen Ätzens unter Verwendung der ausgerichteten Oxidnanostruktur als eine Maske, und Entfernen der nach dem anisotropen Ätzen verbleibenden Oxidnanostruktur.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Graphenschicht auf einem Substrat ausgebildet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat mit der ausgebildeten Graphenschicht in eine die Oxidnanostruktur enthaltende Lösung getaucht wird, so dass die Oxidnanostruktur der Lösung auf der Graphenschicht ausgebildet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidnanostruktur in einer beliebigen Ausrichtung auf der Graphenschicht ausgebildet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidnanostruktur auf der Graphenschicht ausgerichtet wird durch Eintauchen der Graphenschicht mit der ausgebildeten Oxidnanostruktur in ultrareines Wasser und dann Herausziehen der Graphenschicht aus dem ultrareinen Wasser entlang einer vorbestimmten Richtung.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass das anisotrope Ätzen ein Ionenstrahlätzen ist, das unter Verwendung der ausgerichteten Oxidnanostruktur als eine Maske durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidnanostruktur einen Vanadiumoxidnanodraht umfasst.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Graphennanostruktur, welches die folgenden Schritte umfasst: Ausbilden einer Metallschicht auf einer Graphenschicht, Ausbilden eines Molekülschichtmusters mit einer hydrophoben Molekülschicht in einem ersten Bereich auf der Metallschicht, Ausrichten einer Oxidnanostruktur in einem zweiten Bereich auf der Metallschicht, wo die hydrophobe Molekülschicht nicht ausgebildet ist, Durchführen eines anisotropen Ätzens unter Verwendung der ausgerichteten Oxidnanostruktur als eine Maske, und Entfernen der nach dem anisotropen Ätzen verbleibenden Oxidnanostruktur und Metallschichtnanostruktur.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Graphenschicht auf einem Substrat ausgebildet ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Entfernen der Oxidnanostruktur unter Verwendung einer Pufferlösung ferner ein Entfernen der Metallschichtnanostruktur mittels einer Metallätzlösung umfasst.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Bereich auf der Metallschicht eine hydrophile Molekülschicht ausgebildet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8–11, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht aus Gold (Au) gebildet wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8–12, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobe Molekülschicht Octadecanthiol umfasst.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11–13, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophile Molekülschicht Cysteamin umfasst.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8–14, dadurch gekennzeichnet, dass das anisotrope Ätzen ein Ionenstrahlätzen ist, das unter Verwendung der ausgerichteten Oxidnanostruktur als eine Maske durchgeführt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8–15, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidnanostruktur einen Vanadiumoxidnanodraht umfasst.
  17. Verfahren zur Herstellung einer Graphennanostruktur, welches die folgenden Schritte umfasst. Ausbilden einer Opferschicht auf einer Graphenschicht, Ausbilden einer Metallschicht auf der Opferschicht, Ausbilden eines Molekülschichtmusters mit einer hydrophoben Molekülschicht in einem ersten Bereich auf der Metallschicht, Ausrichten einer Oxidnanostruktur in einem zweiten Bereich auf der Metallschicht, wo die hydrophobe Molekülschicht nicht ausgebildet ist, Durchführen eines anisotropen Ätzens unter Verwendung der ausgerichteten Oxidnanostruktur als eine Maske, und Entfernen der nach dem anisotropen Ätzen verbleibenden Oxidnanostruktur, Metallschichtnanostruktur und Opferschicht.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Graphenschicht auf einem Substrat ausgebildet ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach dem Entfernen der Oxidnanostruktur unter Verwendung einer Pufferlösung ferner ein Entfernen der Opferschichtnanostruktur umfasst.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17–19, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht aus Gold gebildet wird und die Opferschicht aus Aluminium gebildet wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17–20, dadurch gekennzeichnet, dass die Opferschichtnanostruktur unter Verwendung einer Tetramethylammoniumhydroxidlösung entfernt wird.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17–21, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Bereich auf der Metallschicht eine hydrophile Molekülschicht ausgebildet wird.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17–22, dadurch gekennzeichnet, dass das anisotrope Ätzen ein Ionenstrahlätzen ist, das unter Verwendung der ausgerichteten Oxidnanostruktur als eine Maske durchgeführt wird.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17–23, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidnanostruktur einen Vanadiumoxidnanodraht umfasst.
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