DK174913B1 - Nanoscale depression formation for substrate surface involves bringing immersed object proximal to surface of substrate by applying two sets of operating parameters - Google Patents
Nanoscale depression formation for substrate surface involves bringing immersed object proximal to surface of substrate by applying two sets of operating parameters Download PDFInfo
- Publication number
- DK174913B1 DK174913B1 DK200000188A DKPA200000188A DK174913B1 DK 174913 B1 DK174913 B1 DK 174913B1 DK 200000188 A DK200000188 A DK 200000188A DK PA200000188 A DKPA200000188 A DK PA200000188A DK 174913 B1 DK174913 B1 DK 174913B1
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- range
- substrate
- operating parameters
- bias voltage
- nanoscale
- Prior art date
Links
Landscapes
- Micromachines (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
DK 174913 B1 fremgangsmåde til fremstilling af nanoskalamønstre PA en overflade OPFINDELSENS OMRADE 5DK 174913 B1 Method for Preparing Nanoscale Patterns on a Surface of the Invention
Den foreliggende opfindelse angår en hidtil ukendt proces til fremstilling af nanohuller og nanoskalamønstre på overflader af faste stoffer ved stuetemperatur i et flydende miljø ved at anvende ekstremt lave bias-spændinger i en elektrokemisk scanne tunneling mikroskopi-mode. Størrelsesstyret, placeringsselektive og tidsstabile nanohuller kan 10 dannes rutinemæssigt med denne fremgangsmåde i en væskeopløsning uden yderligere eksperimentelle opstillinger. Gennemførligheden af dannelsen samt stabiliteten af nanoskalahuller og -mønstre gør dem interessante i potentielle anvendelser i forbindelse med informationslagring, som immobilisationssteder for aktive biologiske molekyler og på anden vis.The present invention relates to a novel process for producing nanoholes and nanoscale patterns on solids surfaces at room temperature in a liquid environment using extremely low bias voltages in an electrochemical scanning tunneling microscopy mode. Size-controlled, location-selective and time-stable nanoholes can be routinely formed with this method in a liquid solution without further experimental setups. The feasibility of the formation as well as the stability of nanoscale holes and patterns make them interesting in potential applications in information storage, such as immobilization sites for active biological molecules and otherwise.
1515
OPFINDELSENS BAGGRUNDBACKGROUND OF THE INVENTION
Nanometermodifikationer og modifikationer på atomar skala af materialer har længe været ønsket både ud fra et videnskabeligt og et teknisk synspunkt. Direkte visualisering i 20 nanometerskalaen blev imidlertid ikke en realitet før i første halvdel af dette århundrede med opfindelsen af elektronmikroskopet. Fremkomsten af lokalprobemikroskoper, især scanne tunneling mikroskopet (STM), har udviklet afbildning og måling til atomniveau siden 1980’erne. Desuden kan STM tjene som et nyttigt redskab, ikke blot til afbildning med uovertruffen opløsning, men også til styring og fremstilling af nanostrukturer i nanoområdet.Nanometer and atomic scale modifications of materials have long been desired from both a scientific and a technical point of view. However, direct visualization at the 20 nanometer scale did not become a reality until the first half of this century with the invention of the electron microscope. The advent of local probe microscopes, especially the scanning tunneling microscope (STM), has developed atomic-level imaging and measurement since the 1980s. In addition, STM can serve as a useful tool, not only for imaging with unmatched resolution, but also for controlling and fabricating nanostructures in the nano region.
2525
Et af de mest slående eksempler er dannelse af nye funktionelle strukturer med nanometer- eller atomar skala på faste overflader ved hjælp af STM’et via dets tre primære operationer: manipulation, fjernelse og deponering.One of the most striking examples is the formation of new functional structures with nanometer or atomic scale on solid surfaces using the STM via its three primary operations: manipulation, removal and deposition.
30 Becker og medarbejdere (Becker et al., Nature (London) 325 (1987) 419) var først til at rapportere om atomarmodifikationer af Ge (111) med STM'et. Efter dette indledende resultat opnåede Eiger et al. mange flere spændende resultater ved anvendelse af STM.30 Becker and co-workers (Becker et al., Nature (London) 325 (1987) 419) were first to report on atomic modifications of Ge (111) with the STM. Following this initial result, Eiger et al. many more exciting results using STM.
De deponerede fx enkelte Xe-atomer på Ni(110)-overfladen for at danne forskellige mønstre og konstruerede kvantekredse af enkelte atomer (Eiger et al., Nature (London) 35 344 (1990) 524; Science 254 (1991) 1319; Science 262 (1993) 218). Disse resultater viser, 2 DK 174913 B1 at enkelte atomer kan manipuleres, og ønskede strukturer kan bygges på atomniveau.For example, they deposited single Xe atoms on the Ni (110) surface to form different patterns and constructed quantum circles of single atoms (Eiger et al., Nature (London) 35 344 (1990) 524; Science 254 (1991) 1319; 262 (1993) 218). These results show that individual atoms can be manipulated and desired structures can be built at the atomic level.
Disse banebrydende undersøgelser blev foretaget i ultrahøjt vakuum (UHV) ved lav temperatur (4 K), hvor atomer var "trosset inde" for at forhindre dem i at bevæge sig rundt på grund af deres termiske energi.These groundbreaking studies were conducted in ultra-high vacuum (UHV) at low temperature (4 K), where atoms were "braced inside" to prevent them from moving around due to their thermal energy.
55
Nanoskalamodifikationen af faste stoffer ved stuetemperaturtilstand enten i UHV eller i luft blev efterfølgende udforsket. Vellykkede eksempler indbefatter nanofremstilling af høje ~<v ' og/eller huller på forskellige materialer såsom Si, HOPG, metaller, halvledere og superledere (Lyo et al., Science 253 (1991) 173. Kobayashi et al., Science 259 (1993) 10 1724. Albrecht et al., Appl. Phys. Lett. 55 (1989) 1727. Lebreton et al., Microelectron. Eng.The nanoscale modification of solids at room temperature either in UHV or in air was subsequently explored. Successful examples include nanofabrication of high ~ and / or holes on various materials such as Si, HOPG, metals, semiconductors and superconductors (Lyo et al., Science 253 (1991) 173. Kobayashi et al., Science 259 (1993). 10, 1724. Albrecht et al., Appl. Phys. Lett. 55 (1989) 1727. Lebreton et al., Microelectron.
30 (1996) 391. Sugimura et al., J. Phys. Chem. 98 (1994) 4352. Huang et al., Appl. Phys.30 (1996) 391. Sugimura et al., J. Phys. Chem. 98 (1994) 4352. Huang et al., Appl. Phys.
Lett. 61 (1992) 1528. Hosaka et al., J. Vac. Sci. Technol. B13 (1995) 2813. Thompson et al., Nanotechnology 5 (1994) 57). Desuden er det blevet bevist, at enkelte molekyler kan manipuleres med STM-spidser ved stuetemperatur uden nedbrydning af 15 molekylestrukturen.Lett. 61 (1992) 1528. Hosaka et al., J. Vac. Sci. Technol. B13 (1995) 2813. Thompson et al., Nanotechnology 5 (1994) 57). In addition, it has been proven that single molecules can be manipulated with STM spikes at room temperature without degradation of the molecular structure.
Fælles for disse undersøgelser er, at de egnede nanostrukturer implementeres ved store bias-spændinger (dvs. bias-spændinger på adskillige volts), i enten konstant mode eller puls-mode. Udvidelse af arbejdsmiljøet til metal-Zvæskeopløsningsgrænseflader ville i stor 20 udstrækning udvide muligheden for nanofremstilling af overfladestrukturer. Et væld af molekyler og ioner af opløst stof kunne således være startmaterialer i styret adsorptions-og elektrokemiske elektronoverførsels-mode. Sammenlignet med nanoskalamodifikation i UHV, findes der kun få rapporter om styret nanofremstilling i vandige, elektrokemiske miljøer.Common to these studies is that the suitable nanostructures are implemented at large bias voltages (i.e. bias voltages at several volts), in either constant mode or pulse mode. Extending the working environment to metal-Z liquid solution interfaces would greatly expand the possibility of nanofabrication of surface structures. Thus, a wealth of solutes and ions molecules could be starting materials in controlled adsorption and electrochemical electron transfer mode. Compared to nanoscale modification in UHV, there are few reports of controlled nanofabrication in aqueous, electrochemical environments.
2525
Udvidelse af STM til vandige og andre ledende væsker kræver drift i elektrokemisk mode eller i in situ-mode. Styring af de separate potentialer af substratet og STM-spidsen i forhold til en fælles referenceelektrode er her af stor vigtighed. Ellers er tunnelstrømmen helt skjult af meget større Faraday-strømme, der forbindes med ikke-styret dekomposition 30 af opløsningsvæsken, metalopløsning og deponeringsprocesser etc. Desuden skal isolerende materiale, undtagen den yderste ende, dække spidsen. Det er fordi Faraday-strømmene følger det afdækkede elektrodeområde, medens tunnelstrømmen er uafhængig af området og kun bæres af et lille spidsområde nærmest substratoverfladen. Penner et al.Extension of STM to aqueous and other conductive liquids requires operation in electrochemical mode or in situ mode. Control of the separate potentials of the substrate and the STM tip relative to a common reference electrode is of great importance here. Otherwise, the tunnel flow is completely obscured by much larger Faraday flows associated with uncontrolled decomposition of the solvent, metal solution and deposition processes, etc. In addition, insulating material, except the outermost end, must cover the tip. This is because the Faraday currents follow the uncovered electrode region, while the tunnel current is independent of the region and is carried only by a small tip region closest to the substrate surface. Penner et al.
(Penner et al., Appl. Phys. Lett. 60 (1992) 1181) var først til at forsøge at anvende 35 elektrokemisk STM til deponering af nanoskalametalklynger på HOPG.(Penner et al. Appl. Phys. Lett. 60 (1992) 1181) was the first to attempt to apply 35 electrochemical STM to deposit nanoscale metal clusters on HOPG.
3 DK 174913 B13 DK 174913 B1
Fremstillingen af nanohuller på Si (100) i elektrokemisk miljø blev også forsøgt af Ye et al.The preparation of nanoholes on Si (100) in electrochemical environment was also attempted by Ye et al.
(J. Vac. Sci. Technol. B13 (1995) 1423), men styringen af størrelsen og placeringen af huller var ikke tilfredsstillende og viste sig at være mere besværlig end i luft eller UHV. Kolb 5 og kolleger (Kolb et al., Chem. Phys. Lett. 209 (1993) 239; Ber. Bunsenges. Phys. Chem.(J. Vac. Sci. Technol. B13 (1995) 1423), but the control of the size and placement of holes was not satisfactory and proved to be more troublesome than in air or UHV. Kolb 5 and colleagues (Kolb et al., Chem. Phys. Lett. 209 (1993) 239; Ber. Bunsenges. Phys. Chem.
99 (1995) 1414; Science 275 (1997) 1097. Engelmann, J. Electrochem. 145 (1998) L33) har for nyligt udviklet en procedure til lokaldeponering af nanoskalaklynger af Cu og Pd på Au(111soverflader under anvendelse af in situ-STM og veldefinerede elektrokemiske tilstande. Au(111)- og spidspotentialerne blev indledningsvis valgt på en sådan måde, at 10 Au(111)-overfladen blev dækket af et lag af underpotential deponeret kobber, og overskydende kobber fandtes også på spidsen. Et 50-90 mV-potential-trin inverterer midlertidigt bias-potentialet. Dette bringer spidsen så tæt på overfladen, at en klynge af kobber- eller palladiumatomer overføres fra spidsen til overfladen.99 (1995) 1414; Science 275 (1997) 1097. Engelmann, J. Electrochem. 145 (1998) L33) has recently developed a procedure for the local deposition of nanoscale clusters of Cu and Pd on Au (111 surfaces using in situ STM and well-defined electrochemical states. Au (111) - and the peak potentials were initially selected in such a way. that the 10 Au (111) surface was covered with a layer of sub-potential deposited copper and excess copper was also present at the tip, a 50-90 mV potential step temporarily inverting the bias potential, bringing the tip so close to the surface, that a cluster of copper or palladium atoms is transferred from the tip to the surface.
15 I US 4.896.044 beskrives en fremgangsmåde, der hviler på en toelektrodekonfiguration (substrat og spids), og som drives i luft. Den beskrevne udvidelse til drift i væsker gælder ikke ledende væsker såsom vand, hvor dobbelt potentiostatisk styring og spidsbelægning som bemærket er vigtig. Topografiske hulninger i Au(111)-overfladen implementeres, når bias-spændingen i den konstante strøm-mode går fra 0,65 V til en værdi på mindst 2,7 V i 20 500 ps-impulser. Dette øger tunnelstrømmen fra 1 nA til værdier mellem 10 og 100 nA, hvilket er tilstrækkeligt til at fordampe materiale fra substratet. Der er ikke tegn på noget materiale omkring åbningen af kratrene, men tuer uden kratre dannes ved længere tids udsættelse for høje tunnelstrømme eller bias-spændinger.US 4,896,044 discloses a method based on a two-electrode configuration (substrate and tip) and operated in air. The described expansion for operation in liquids does not apply to conductive liquids such as water, where double potentiostatic control and tip coating are important as noted. Topographic holes in the Au (111) surface are implemented when the bias voltage in the constant current mode goes from 0.65 V to a value of at least 2.7 V in 20 500 ps pulses. This increases the tunnel current from 1 nA to values between 10 and 100 nA, which is sufficient to evaporate material from the substrate. There is no evidence of any material around the opening of the craters, but tufts without craters are formed by prolonged exposure to high tunnel currents or bias voltages.
25 Det skal bemærkes, at den beskrevne udvidelse ifølge fremgangsmåden i US 4.896.044 til væsker ikke er dokumenteret, og at beskaffenheden af væskerne ikke er specificeret.It should be noted that the described expansion according to the method of US 4,896,044 for liquids is not documented and that the nature of the liquids is not specified.
Desuden anses den beskrevne mekanisme, der indbefatter metalfordampning, i US 4.896.044 stadig for at være kontroversiel.In addition, the disclosed mechanism including metal vaporization in US 4,896,044 is still considered controversial.
Det er en ulempe ved fremgangsmåden i US 4.896.044, at den kun virker i et ikke-ledende 30 miljø.It is a disadvantage of the method of US 4,896,044 that it operates only in a non-conductive environment.
Det er en yderligere ulempe ved fremgangsmåden i US 4.896.044, at en relativt høj biasspænding (mindst 2,7 V) skal påtrykkes for at fordampe materiale fra substratet, hvilket gør fremgangsmåden i US 4.896.044 mindre kontrollerbar og derfor mindre attraktiv ud fra et 35 industrielt synspunkt.It is a further disadvantage of the method of US 4,896,044 that a relatively high bias voltage (at least 2.7 V) must be applied to evaporate material from the substrate, making the process of US 4,896,044 less controllable and therefore less attractive from an industrial point of view.
DK 174913 B1 4DK 174913 B1 4
Det er et formål med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en fremgangsmåde til fremstilling af nanohuller og nanoskalamønstre i et ledende, flydende miljø.It is an object of the present invention to provide a process for producing nanoholes and nanoscale patterns in a conductive, liquid environment.
5 Det er et yderligere formål med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en fremgangsmåde, hvor fremstillingen af nanohuller og nanoskalamønstre kan kontrolleres på hensigtsmæssig vis hvad angår hulstørrelse og nanoskalamønsterreproducerbarhed.It is a further object of the present invention to provide a method in which the manufacture of nanoholes and nanoscale patterns can be appropriately controlled in terms of hole size and nanoscale pattern reproducibility.
KORT BESKRIVELSE AF OPFINDELSENBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
1010
De ovenfor nævnte formål opfyldes ved at tilvejebringe en fremgangsmåde til dannelse af i det mindste én nanoskalahulning i en overflade af et substrat, hvilken fremgangsmåde omfatter følgende trin: 15 - nedsænkning af i det mindste en del af overfladen af substratet i et flydende miljø, - nedsænkning af i det mindste en del af en genstand i det flydende miljø, - anbringelse af genstanden i nærheden af overfladen af substratet ved at anvende et 20 første sæt driftsparametre, hvilket første sæt driftsparametre omfatter bias-spænding, tunnelstrøm og arbejdspotentiel, og - dannelse af i det mindste én nanoskalahulning i overfladen af substratet ved at anvende et andet sæt driftsparametre, hvilket andet sæt driftsparametre omfatter bias- 25 spænding, tunnelstrøm og arbejdspotential, hvor bias-spændingen af det andet sæt driftsparametre er negativ.The above-mentioned objects are met by providing a method for forming at least one nanoscale cavity in a surface of a substrate, comprising the steps of: - immersing at least a portion of the surface of the substrate in a liquid environment, - immersing at least a portion of an object in the liquid environment, - placing the object near the surface of the substrate using a first set of operating parameters, which first set of operating parameters including bias voltage, tunnel current and working potential, and - forming of at least one nanoscale cavity in the surface of the substrate using a different set of operating parameters, which second set of operating parameters includes bias voltage, tunnel current and working potential, where the bias voltage of the second set of operating parameters is negative.
Bias-spændingen påtrykkes mellem genstanden og overfladen af substratet. Som nævnt ovenfor er bias-spændingen af det andet sæt driftsparametre negativ. Med negativ menes, 30 at genstandens spænding er lavere end spændingen af substratets overflade. Genstanden kan udgøre en del af en spids af et scanneprobemikroskop, fx et scannetunnelmikroskop.The bias voltage is applied between the object and the surface of the substrate. As mentioned above, the bias voltage of the second set of operating parameters is negative. By negative, it is meant that the voltage of the object is lower than the voltage of the substrate surface. The object may form part of a tip of a scanning probe microscope, e.g., a scanning tunnel microscope.
Bias-spændingen af det andet sæt driftsparametre kan være i intervallet -10 mV - 0V, fortrinsvis i intervallet 8 mV - 0V, med fordel i intervallet -4 mV - OV, fx ca. -2 mV.The bias voltage of the second set of operating parameters may be in the range -10 mV - 0V, preferably in the range 8 mV - 0V, advantageously in the range -4 mV - OV, e.g. -2 mV.
35 Tunnelstrømmen af det andet sæt driftsparametre kan være i intervallet 0 -10 nA, for- 5 DK 174913 B1 trinsvis i intervallet O - 6 nA, med fordel i intervallet 0 - 4 nA, og særligt foretrukket i intervallet 2 - 3 nA.The tunnel current of the second set of operating parameters may be in the range 0 -10 nA, preferably in the range 0 - 6 nA, advantageously in the range 0 - 4 nA, and particularly preferably in the range 2 - 3 nA.
Arbejdspotentialet af det andet sæt driftsparametre kan være i intervallet -0,1 - 0,5 V vs 5 NHE, fortrinsvis i intervallet 0 - 0,4 V vs NHE, særligt foretrukket i intervallet 0,1 - 0,3 V vs NHE.The working potential of the second set of operating parameters may be in the range -0.1 - 0.5 V vs 5 NHE, preferably in the range 0 - 0.4 V vs NHE, especially preferably in the range 0.1 - 0.3 V vs NHE.
Bias-spændingen af det første sæt driftsparametre kan være i intervallet 100-300 mV, og hvor tunnelstrømmen af det første sæt driftsparametre er i intervallet 0,5-5 nA, og hvor 10 arbejdspotentialet af det første sæt driftsparametre er i intervallet 0,1-0,6 v vs NHE.The bias voltage of the first set of operating parameters can be in the range 100-300 mV, and where the tunnel current of the first set of operating parameters is in the range 0.5-5 nA, and where the working potential of the first set of operating parameters is in the range 0.1 -0.6 v vs NHE.
Det flydende miljø kan være et elektrisk ledende miljø, som kan omfatte en vandig sy-reholdig, basisk, neutral eller saltholdig elektrolytopløsning såsom HCI04. Koncentrationen af HCI04-opløsningen kan være i intervallet 10‘3-10 M, fortrinsvis i intervallet 0,02-0,4 M, 15 med fordel i intervallet 0,03-0,3 M og særligt foretrukket i intervallet 0,05-0,1 M. Alternativt eller desuden, kan det flydende miljø omfatte chlorid, sulphat eller andre adsorberende uorganiske eller organiske anoiner eller molekyler.The liquid environment may be an electrically conductive environment which may comprise an aqueous acidic, basic, neutral or saline electrolyte solution such as HClO 4. The concentration of the HClO 4 solution may be in the range of 10'3-10 M, preferably in the range of 0.02-0.4 M, advantageously in the range of 0.03-0.3 M, and particularly preferably in the range 0.05- Alternatively or additionally, the liquid environment may comprise chloride, sulphate or other adsorbing inorganic or organic anoines or molecules.
En del af overfladen af substratet kan indeholde elektrisk ledende materiale såsom et 20 metal, således at mindst én hulning dannes i det elektrisk ledende materiale. En del af overfladen af substratet kan indeholde en guldfilm eller udgøres af bulk-guld. En del af overfladen af substratet kan indeholde et halvledermateriale såsom silicium.Part of the surface of the substrate may contain electrically conductive material such as a metal so that at least one hole is formed in the electrically conductive material. Part of the surface of the substrate may contain a gold film or be bulk gold. Part of the surface of the substrate may contain a semiconductor material such as silicon.
KORT BESKRIVELSE AF TEGNINGERNEBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
2525
Fig. 1 viser en skematisk gengivelse af forskellen i STM-spids og substratkonfiguration under dannelsen (a) og afbildningen (b) af nanohuller.FIG. Figure 1 shows a schematic representation of the difference in STM peak and substrate configuration during formation (a) and imaging (b) of nanoholes.
Fig. 2 viser et cyklisk standardvoltammogram (CV) på Au(111) i 0,1 M HCI04-opløsning. På 30 denne figur kan vi se, at Au(111) har et ca. 800-mV-dobbeltlagområde fra 0,1 til 0,7 V vs NHE (normal hydrogenelektrode), den potentiostatiske styring til nanofremstilling blev indstillet i dette område.FIG. 2 shows a standard cyclic voltammogram (CV) of Au (111) in 0.1 M HClO 4 solution. At 30 this figure we can see that Au (111) has an approx. 800-mV double-layer range from 0.1 to 0.7 V vs. NHE (normal hydrogen electrode), the potentiostatic control for nanofabrication was set in this range.
6 DK 174913 B16 DK 174913 B1
Fig. 3 viser in situ-STM-biileder (rådata) af en Au(111)-overflade bestående af atomisk flade terrasser i HCI04-opløsning. Afbildningsparametre: bias-spænding + 200 mV, tunnelstrøm 1,0 nA, scanneområder: (a) 1000 x 1000 nmz og (b) 200 x 200 nm2.FIG. 3 shows in situ STM bi-directional (raw data) of an Au (111) surface consisting of atomically flat terraces in HClO4 solution. Imaging parameters: bias voltage + 200 mV, tunnel current 1.0 nA, scan ranges: (a) 1000 x 1000 nmz and (b) 200 x 200 nm2.
5 Fig. 4 viser to typiske typer nanohuller med trekantform (a) og ellipseform (b). Deres tværsnit er vist i lavere dele.FIG. 4 shows two typical types of nanoholes with triangle shape (a) and ellipse shape (b). Their cross sections are shown in lower sections.
Fig. 5 viser to eksempler på nanomønstre, der er fremstillet ved hjælp af fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse: (a) Et stabilt gitter bestående af 4 x 4 huller med en 10 gitterperiodicitet på 100 nm og (b) et mønster af "STM"-bogstaver bestående af individuelle nanohuller med en diameter på omtrent 40 nm.FIG. Figure 5 shows two examples of nanomaterials produced by the method of the present invention: (a) a stable grid of 4 x 4 holes with a 10 grid periodicity of 100 nm and (b) a pattern of "STM" letters. consisting of individual nanoholes with a diameter of about 40 nm.
Fig. 6 viser plots af succesfrekvens af nanohuldannelse i forhold til forskellige driftsparametre: (a) bias-spænding, (b) tunnelstrøm, (c) arbejdspotential.FIG. Figure 6 shows plots of success rate of nanohole formation in relation to various operating parameters: (a) bias voltage, (b) tunnel current, (c) working potential.
1515
Fig. 7 viser nanohulvolumens (relative værdi) afhængighed af forskellige driftssparametre: (a) bias-spænding, (b) tunnelstrøm, (c) arbejdspotential. Hvert punkt er en gennemsnitsværdi på mindst 15 enkelte huller, der er fremstillet under de samme driftsforhold.FIG. 7 shows the (relative value) dependence of the nanohole volume on various operating parameters: (a) bias voltage, (b) tunnel current, (c) working potential. Each point is an average value of at least 15 individual holes produced under the same operating conditions.
20 Fig. 8 viser histogrammer af relativ volumen (Vnsviduai /Naverage) for 87 enkelte nanohuller, der er fremstillet successivt under anvendelse af de samme driftsparametre.FIG. Figure 8 shows relative volume histograms (Vnsviduai / Naverage) for 87 single nanoholes produced successively using the same operating parameters.
DETALJERET BESKRIVELSE AF OPFINDELSENDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
2525
En HCI04-opløsning (0,05-0,1 M) blev fremstillet ved at fortynde originalt, ultrarent HCI04 (70%) fra Fluka med ultrarent vand (Millipore Milli-Q med en resistans på 18,2 ΜΩ), hvilket HCI04 anvendes som elektrolytopløsning i alle eksperimenter. Alle opløsninger blev renset grundigt med Ar inden elektrokemiske STM-eksperimenter, og en Ar-atmosfære blev altid 30 opretholdt under operationerne.An HClO4 solution (0.05-0.1 M) was prepared by diluting original, ultra-pure HClO4 (70%) from Fluka with ultra-pure water (Millipore Milli-Q with a resistance of 18.2 ΜΩ), using HClO4 as electrolyte solution in all experiments. All solutions were thoroughly purified with Ar prior to electrochemical STM experiments, and an Ar atmosphere was always maintained during the operations.
Guldenkeltkrystalperleme blev fremstillet ved at smelte enderne af Au-wire (0,8 eller 1,0 mm i diameter, renhed > 99,99%) i en hydrogen-oxygen-flamme (Hamelin, J. Electroanal.The golden cell crystal beads were prepared by melting the ends of Au wire (0.8 or 1.0 mm in diameter, purity> 99.99%) in a hydrogen-oxygen flame (Hamelin, J. Electroanal.
Chem. 407 (1996) 1). Au(111)-facetterne, der er dannet på enkeltkrystalperlen, blev 35 anvendt til STM-målinger. Enkeltkrystalsubstraterne blev afhærdet i H2-flammen og 7 DK 174913 B1 bratkølet i Millipore-vand mættet med H2 inden hvert eksperiment. Denne procedure resulterede i atomisk flade terrasser med et stort område, der lever op til kravene i forbindelse med nanofremstilling.Chem. 407 (1996) 1). The Au (111) facets formed on the single crystal bead were used for STM measurements. The single crystal substrates were cured in the H2 flame and quenched in Millipore water saturated with H2 prior to each experiment. This procedure resulted in atomically flat terraces with a large area that meets the requirements of nanofabrication.
5 W-spidserne med en lille krumningsradius blev fremstillet ved elektrokemisk ætsning af W-wire (0,38 mm i diameter) i KOH-opløsning og blev belagt med apiezon-voks for at reducere eller eliminere Faraday-strømme.The 5 W tips with a small radius of curvature were prepared by electrochemical etching of W-wire (0.38 mm in diameter) in KOH solution and coated with apiezone wax to reduce or eliminate Faraday currents.
Et kommercielt Rasterscope™ 3000-EC-instrument (DME-selskab, Danmark) udstyret med 10 en bipotentiostat til uafhængig potentialstyring af substrat og spids blev anvendt ved både nanofremstilling og -afbildning. Elektrokemisk styring blev udført i en specialdesignet celle, som er kompatibel med STM-instrumentet ved anvendelse af et system med tre elektroder.A commercial Rasterscope ™ 3000-EC instrument (DME company, Denmark) equipped with a bipotentiostat for independent substrate and tip potential control was used in both nanofabrication and imaging. Electrochemical control was performed in a specially designed cell compatible with the STM instrument using a three-electrode system.
Alle arbejdspotentialer angives i forhold til NHE.All work potentials are stated in relation to NHE.
15 Både nanofremstilling og -afbildning blev udført i konstant-strøms-mode. Virkemåden for nanofremstilling er i princippet magen til virkemåden for normal in situ-STM-afbildning. Hovedpunkterne ved den foreliggende opfindelse er i overensstemmelse med de følgende trin.Both nanofabrication and imaging were performed in constant-current mode. The nanofabrication mode is in principle similar to the mode of operation for normal in situ STM imaging. The main points of the present invention are in accordance with the following steps.
20 a) Et relativt stort område (typisk 1000x1000 nm2) på substratoverfladen blev valgt på forhånd ved STM-afbildning. Dette område tjente som et locus for fremstilling af nanoskalamønstre bestående af individuelle huller.A) A relatively large area (typically 1000x1000 nm2) on the substrate surface was selected in advance by STM imaging. This area served as a locus for producing nanoscale patterns consisting of individual holes.
b) Individuelle nanohuller kunne dannes på det på forhånd valgte område (trin (a)) af 25 STM-spidsscanningen, der er begrænset til et passende scanneområde under en ekstremt lille bias-spænding (typisk -2 mV) og en beskeden tunnelstrøm (typisk 2-3 nA).b) Individual nanoholes could be formed in the preselected region (step (a)) of the 25 STM peak scan confined to a suitable scanning area under an extremely small bias voltage (typically -2 mV) and a modest tunnel current (typically 2-3 nA).
c) Den ønskede position for nanohulleme blev styret ved at indstille X- og Y-akseko-30 ordination for STM-spidsen.c) The desired position of the nanoholes was controlled by adjusting the X and Y axis coordination of the STM tip.
d) Størrelsen af huller (10 til 500 nm i diameter) kan styres ved at anvende STM-driftsparametre, typisk tunnelstrømmen, scannehastigheden, bias-spændingen, scanneområdet og arbejdspotentialet.d) The size of holes (10 to 500 nm in diameter) can be controlled by applying STM operating parameters, typically the tunnel current, scan speed, bias voltage, scan range, and working potential.
35 8 DK 174913 B1 e) Når de ønskede individuelle nanohuller var blevet fremstillet ved gentagelse af trin (b), fulgte STM-afbildning med normale driftsforhold (højere bias-spændinger) for at observere og registrere nanomønstre.E) Once the desired individual nanoholes had been prepared by repeating step (b), STM imaging followed normal operating conditions (higher bias voltages) to observe and detect nano patterns.
5 f) Både fremstilling og afbildning af specifikke nanomønstre blev udført med den samme STM-spids under styring af det samme arbejdspotentiel.5 f) Both fabrication and imaging of specific nanomaterials were performed with the same STM tip under the control of the same work potential.
Kort sagt indbefatter nanofremstilling tre vigtige trin: 10 1. Udvælgelse på forhånd af et område, der er egnet til dannelse af nanoskalahuller 2. Skriveproces - fremstilling eller dannelse af nanoskalahuller 3. Registreringsproces - afbildning af de fremstillede nanoskalahullerIn short, nano-making involves three important steps: 10 1. Pre-selection of an area suitable for nanoscale hole formation 2. Writing process - preparation or formation of nanoscale holes 3. Registration process - imaging of the nanoscale holes produced
Med hensyn til skriveprocessen var typiske driftsparametre henholdsvis bias-spændingen 15 på -2 mV, tunnelstrømmen på 2-3 nA og arbejdspotentialet ved 0,3 V vs NHE for skrivningen.Regarding the writing process, typical operating parameters were the bias voltage 15 of -2 mV, the tunnel current of 2-3 nA and the working potential at 0.3 V vs NHE for the writing.
En bias-spænding på 200 mV, en tunnelstrøm på 1,0-1,2 nA og arbejdspotential ved 0,3 V vs NHE var typiske parametre under forudvælgelses- og registreringsprocessen.A bias voltage of 200 mV, a tunnel current of 1.0-1.2 nA and working potential at 0.3 V vs NHE were typical parameters during the pre-selection and registration process.
2020
Figur 1 viser skematisk forskellen i afstand og tilstand mellem STM-spidsen og substratet under dannelsen (fig. 1 (a)) og afbildningen (fig. 1 (b)) af nanohuller. Denne forskel kan realiseres ved at ændre bias-spænding og tunnelstrøm. Når afstanden mellem spids og substrat reduceres til en tærskelværdi ved at påtrykke en ekstremt lille bias-spænding, 25 bliver spidsens interaktion med substratet stærk nok til at danne nanohuller på substratoverfladen. Det er ligeledes nødvendigt at holde STM-spidsen med negativ polaritet vs substrat. Disse er grundlæggende principper for nanohuldannelse. Derimod foregår efterfølgende afbildning ved større afstande og mindre interaktion mellem spidsen og substratet ved at forudindstille en højere bias-spænding.Figure 1 schematically shows the difference in distance and state between the STM tip and the substrate during formation (Figure 1 (a)) and the imaging (Figure 1 (b)) of nanoholes. This difference can be realized by changing the bias voltage and tunnel current. When the distance between tip and substrate is reduced to a threshold by applying an extremely small bias voltage, the tip's interaction with the substrate becomes strong enough to form nanoholes on the substrate surface. It is also necessary to hold the STM tip with negative polarity vs substrate. These are basic principles of nano-hole formation. In contrast, subsequent imaging takes place at greater distances and smaller interaction between the tip and the substrate by presetting a higher bias voltage.
3030
Et cyklisk standardvoltammogram (CV) af Au(111) i HCIO* er vist i fig. 2. Der er et bredt dobbeltlagsspændingsinterval (ca. 800 mV) fra -0,1 til 0,7 V vs NHE, hvilket interval er begrænset af dihydrogenevolution ved lave spændinger og dannelse af flere guldoxidfaser ved høje spændinger. Disse voltammetriske egenskaber stemmer i alle henseender 35 overens med rapporterede mønstre for Au(111) i denne opløsning. Den potentiostatiske 9 DK 174913 B1 styring blev sat inden for dette interval for skrive- og registreringsprocesser for at undgå, at nogen unødvendige elektrokemiske reaktioner inddrages.A standard cyclic voltammogram (CV) of Au (111) in HClO * is shown in FIG. 2. There is a wide double-layer voltage range (about 800 mV) from -0.1 to 0.7 V vs. NHE, which range is limited by dihydrogen evolution at low voltages and formation of several gold oxide phases at high voltages. These voltammetric properties are consistent in all respects with reported patterns of Au (111) in this solution. The potentiostatic control was set within this range for writing and recording processes to avoid the involvement of any unnecessary electrochemical reactions.
Figur 3 viser typiske in situ-STM-billeder af Au(111 )-overfladen bestående af atomisk flade 5 terrasser over flere hundrede nanometre. Enkeltatomlagterrasser er synlige i fig. 3(b).Figure 3 shows typical in situ STM images of the Au (111) surface consisting of atomically flat 5 terraces over several hundred nanometers. Single atomic roof terraces are visible in FIG. 3 (b).
Således skelnes dannelse af nanohuller nemt fra baggrunden af disse praktisk talt fejlfrie overflader. Sådanne billeder blev altid registreret inden fremstilling af nanoskalamønstre.Thus, the formation of nanoholes is easily distinguished from the background of these practically flawless surfaces. Such images were always recorded before making nanoscale patterns.
De tjente som det på forhånd valgte område for placeringen af specifikke nanomønstre.They served as the preselected area for the placement of specific nanomaterials.
10 Fig. 4 viser in situ-STM-billeder af to individuelle huller. De repræsenterer to typiske former af huller, der ofte formes i den foreliggende fremstilling. Den laterale udbredelse er ca. 40 nm, og dybden ca. to atomiske lag. Enkeltatomlagstrukturer kan ses i begge billeder, og detaljerne af hulstrukturerne demonstreres yderligere i deres tværsnit. Det i fig. 4(a) viste hul er trekantet i lateral form forenes eventuelt med Au(111)'s egen overfladestruktur, 15 medens hullet i fig. 4(b) i højere grad er ellipseformet. Substratatomhøje kan ses tæt ved den omgivende kant af hullerne, hvilket stemmer overens med spændingsområdet med fuld elektrodepolarisering og ingen elektrokemisk opløsning af guld. Hullerne er stabile i dagevis, og under den følgende fremstilling og afbildning var der intet tegn på nedbrydning.FIG. 4 shows in situ STM images of two individual holes. They represent two typical forms of holes often formed in the present preparation. The lateral distribution is approx. 40 nm, and the depth approx. two atomic layers. Single atomic layer structures can be seen in both images and the details of the hole structures are further demonstrated in their cross section. The FIG. 4 (a), the triangle shown in the lateral form is optionally joined to Au (111) own surface structure, while the hole in FIG. 4 (b) is more elliptically shaped. Substrate atomic highs can be seen close to the surrounding edge of the holes, which corresponds to the voltage range with full electrode polarization and no gold electrochemical solution. The holes are stable for days, and during the following manufacture and imaging there was no sign of degradation.
Dette danner grundlag for fremstilling af mønstre bestående af nanohuller, hvorpå der er 20 vist to eksempler i fig. 5.This forms the basis for the preparation of patterns consisting of nanoholes, two examples of which are shown in FIG. 5th
Det i fig. 5(a) viste mønster er et stabilt gitter bestående af 4 x 4 huller med en gitterperiodicitet på 100 nm, medens det i fig. 5(b) viste mønster udgøres af de tre bogstaver "S T M". Huller, der ledsages af høje eller tuer ved kanterne, ses konsekvent.The FIG. 5 (a) is a stable grid consisting of 4 x 4 holes with a lattice periodicity of 100 nm, whereas in FIG. 5 (b) is the three letters "S T M". Holes accompanied by highs or tufts at the edges are consistently seen.
25 Gennemførligheden af sådan mønsterdannelse og deres stabilitet gør dem teknologisk interessante i forbindelse med informationslagring, som immobilisationssteder for aktive enzymer og på andre måder, som beskrives kort nedenfor.25 The feasibility of such pattern formation and their stability make them technologically interesting in the context of information storage, as immobilization sites for active enzymes and in other ways as briefly described below.
Driftsforhold, der påvirker dannelsen og størrelsen af nanohuller, er blevet undersøgt 30 systematisk. Fig. 6 viser, hvordan sandsynligheden for huldannelse afhænger af tunnelstrømmen, bias-spændingen og arbejdspotentialer. Huldannelse er mulig i størstedelen af dobbeltlagsspændingsområdet af Au(111)-substratet med over 90 % effektivitet i området 0,1-0,3 (fig. 6(c)). En tærskeleffekt er knyttet til fænomenet, som det ses i fig.6(b). Effektiviteten er desuden tæt ved 100 % for tunnelstrømme lt> 1 nA op til 10 nA, som er 35 den højest mulige værdi af det kommercielle Rasterscope™ 3000-EC-instrument. Under lt 10 DK 174913 B1 « 1 nA falder effektiviteten hurtigt og nærmer sig nul, når lt -» 0,5 nA. Fig. 6(a) viser den mest interessante egenskab af huldannelsesprocessen. I elektrodespændings- og tunnelstrømområderne med maksimal effektivitet, dvs. henholdsvis 0,1 V-0,3 Vog 1 nA-10 nA, dannes nanohuller kun i et ekstremt smalt og lavt bias-spændingsinterval, dvs.Operating conditions affecting the formation and size of nanoholes have been systematically investigated. FIG. Figure 6 shows how the probability of hole formation depends on the tunnel current, bias voltage and working potentials. Hole formation is possible in most of the bilayer stress region of the Au (111) substrate with over 90% efficiency in the range 0.1-0.3 (Fig. 6 (c)). A threshold effect is associated with the phenomenon as seen in Fig. 6 (b). In addition, the efficiency is close to 100% for tunnel currents lt> 1 nA up to 10 nA, which is 35 the highest possible value of the commercial Rasterscope ™ 3000-EC instrument. Under lt 10 DK 174913 B1 «1 nA, efficiency drops rapidly and approaches zero when lt -» 0.5 nA. FIG. 6 (a) shows the most interesting feature of the hole formation process. In the electrode voltage and tunnel current areas with maximum efficiency, ie. 0.1 V-0.3 Vog 1 nA-10 nA, respectively, nanoholes are formed only in an extremely narrow and low bias voltage range, ie.
5 bogstaveligt talt et par mV. Denne ”springe"-egenskab ligner næsten kritisk adfærd. Det skarpe maksimum er desuden meget tæt på nul bias-spænding, men konsekvent ved små negative substratspids-bias-spændinger. Den bias-spændingsafhængige egenskab er meget forskellig fra alle andre rapporterede tilfælde af nanofremstilling i enten in situ- eller ex situ-STM-modes.5 literally a few mV. This "jump" property is almost similar to critical behavior. The sharp maximum is also very close to zero bias voltage, but consistent with small negative substrate peak bias voltages. The bias voltage-dependent characteristic is very different from all other reported nano-producing cases. in either in situ or ex situ STM modes.
1010
Fig. 7 er en oversigt over den normaliserede, individuelle hulvolumen (hvert punkt er baseret på en gennemsnitsværdi på i det mindste 15 individuelle huller fremstillet under de samme forhold), når de eksterne parametre, bias-spændingen, tunnelstrømmen og substratelektrodespændingen varieres. Fig. 7(a) viser igen den åbenbare kritikalitet, og fig.FIG. Figure 7 is an overview of the normalized individual hole volume (each point is based on an average value of at least 15 individual holes made under the same conditions) as the external parameters, bias voltage, tunnel current, and substrate electrode voltage are varied. FIG. 7 (a) again shows the obvious criticality;
15 7(b) viser tærskeleffekten, medens fig. 7(c) viser den svage afhængighed af substratelektrodespændingen i det elektrokemiske dobbeltlagsområde af Au(111) i vandigt HCI04.7 (b) shows the threshold effect, while FIG. 7 (c) shows the weak dependence on the substrate electrode voltage in the electrochemical bilayer region of Au (111) in aqueous HClO 4.
Fordelingen af individuelle hulstørrelser kan evalueres fra fig. 8. Denne figur er baseret på 20 en statistik over 87 individuelle huller, der blev fremstillet kontinuerligt under de samme driftsforhold. Profilen approksimerer en Gauss-fordeling.The distribution of individual hole sizes can be evaluated from FIG. 8. This figure is based on 20 statistics of 87 individual holes that were produced continuously under the same operating conditions. The profile approximates a Gaussian distribution.
Fysiske mekanismer i tidligere fremgangsmåder til STM-induceret nanostrukturdannelse i vakuum eller luft indbefatter: 25 (a) Puls- og spændingsinduceret, lokal metalionfordampning eller -smeltning. Disse effekter kræver høje felter, dvs. 107 V cm’2 eller højere.Physical mechanisms in prior processes for STM-induced nanostructure formation in vacuum or air include: (a) Pulse- and voltage-induced local metal ion evaporation or melting. These effects require high fields, ie. 107 V cm'2 or higher.
(b) Feltgradientinduceret overfladediffusion af metalatomer. Dette forårsages igen af høje 30 spændingspulser, der opvarmer spidsen og overfører atomer eller adatomer til substratoverfladen.(b) Field gradient-induced surface diffusion of metal atoms. This, in turn, is caused by high voltage pulses that heat the tip and transfer atoms or adatoms to the substrate surface.
(c) Elektrostatiske kræfter, der inducerer elastisk deformation i substratet og spidsen, når spidsen kommer tættest på overfladen. Ved tilstrækkeligt stærke felter kontakter 35 spidsen overfladen, med eventuel dannelse af nanoskalafordybninger.(c) Electrostatic forces that induce elastic deformation in the substrate and tip as the tip comes closest to the surface. At sufficiently strong fields, the tip contacts the surface, with possible formation of nanoscale indentations.
11 DK 174913 B1 (d) Elektron-phononinteraktioner (Nottingham-effekten), som i sidste ende også fører til lokal smeltning.11 DK 174913 B1 (d) Electron-phonon interactions (the Nottingham effect) which eventually also lead to local melting.
5 (e) Feltassisteret diffusion og glidning. Den førstnævnte er baseret på høj elektrisk feltuhomogenitet i mellemrumsområdet, den sidstnævnte på en kombination af ikke-covalente, kemiske interaktioner mellem spids og overfladeadatomer.5 (e) Field-assisted diffusion and slip. The former is based on high electric field inhomogeneity in the gap region, the latter on a combination of non-covalent chemical interactions between tip and surface atoms.
Disse effekter synes alle at stå i kontrast til den foreliggende opfindelse, hvor ekstremt små 10 bias-spændinger inducerer huldannelsen. En tilgang til løsning af dette problem er ikke ligetil, men de følgende bemærkninger vedrørende spontan rekonstruktion af ædelmetaloverflader i elektrokemiske miljøer og snævre ladningsområder er på sin plads.These effects all appear to contrast with the present invention, where extremely small bias voltages induce hole formation. An approach to solving this problem is not straightforward, but the following remarks regarding the spontaneous reconstruction of precious metal surfaces in electrochemical environments and narrow charge regions are in place.
Ladningsstrømningen til substratoverfladen styres altid potentiostatisk af det eksterne 15 kredsløb i elektrokemisk STM. Ekstern ladningsstrømning er også det, der i sidste ende inducerer overfladerekonstruktioner og andre overfladefaseændringer. Spidsen i in situ-STM-mode har imidlertid en endelig ladning og repræsenterer et endeligt, lokalt felt ved substratoverfladen, når spidsen er meget tæt ved overfladen.The charge flow to the substrate surface is always potentiostatically controlled by the external circuit of electrochemical STM. External charge flow is also what ultimately induces surface reconstructions and other surface phase changes. However, the tip in in situ STM mode has a finite charge and represents a finite local field at the substrate surface when the tip is very close to the surface.
20 Der findes metoder til beregning af et sådant felt. Teoretiske tilgange til overfladerekonstruktioner af ædelmetaller i elektrokemiske miljøer er også blevet iværksat, idet flere begreber er hensigtsmæssige for den foreliggende opfindelse Det drejer sig fortrinsvis om: a) Overfladeladningsinducerede faseændringer af metaloverfladen, 25 b) Fasediagrammer, der indbefatter ordnede, ikke-ordnede og ru faser, c) Observationer af, at faseændringer mellem de ordnede faser fortsætter gennem ikke-ordnede og ru faser, og 30 d) Observation af, at disse ændringer er kontinuerlige.20 There are methods for calculating such a field. Theoretical approaches to surface reconstructions of precious metals in electrochemical environments have also been implemented, with several concepts suitable for the present invention. Preferably, they are: a) Surface charge-induced phase changes of the metal surface, b) Phase diagrams including ordered, non-ordered and rough c) Observations that phase changes between the ordered phases continue through unordered and rough phases, and 30 d) Observation that these changes are continuous.
Som et forslag kunne den observerede, åbenbare, kritiske bias-spændingsafhængige adfærd og tærskeleffekten af den på forhånd indstillede tunnelstrøm i nanohuldannel-35 sesproccessen reflektere en kontinuerlig faseændring induceret af feltet af spidsen. En 12 DK 174913 B1 sådan effekt kunne hvile på små fysiske interaktioner i modsætning til de store spændingseffekter, der ellers er nødvendige til dannelse af metaloverfladenanostrukturer i vakuum eller luft - i fx US 4.896.044. Et sådant, i øjeblikket formodet, scenarie indebærer muligheder for yderligere undersøgelse, herunder især af effekterne af anionadsorption og 5 effekterne af ladningen og muligheden for nulladning i spidsmaterialerne.As a suggestion, the observed, obvious, critical bias voltage-dependent behavior and the threshold effect of the preset tunnel current in the nanohole annealing process could reflect a continuous phase change induced by the field of the peak. Such an effect could rest on small physical interactions, in contrast to the large stress effects otherwise required for formation of metal surface nanostructures in vacuum or air - in, for example, US 4,896,044. One such, currently presumed, scenario involves possibilities for further investigation, including in particular the effects of anion adsorption and the effects of the charge and the possibility of zero charge in the tip materials.
De i fig. 5 viste nanohuller blev opnået for Au(111) med W-wire som spidskilde, men fremgangsmåden er ikke begrænset til disse materialer.The 5 nanoholes were obtained for Au (111) with W-wire as a point source, but the method is not limited to these materials.
10 Metalnanoskalastrukturer skulle indeholde et antal teknologiske perspektiver. Værdien af ovenfor beskrevne metodologi til nanohulstrukturfremstilling er også at være lovende som strukturelle elementer i fremtidig nanoteknologi. De følgende muligheder kan nævnes her I en første udførelsesform udgør nanohul-arrays og mønsterdannelse på forvalgte steder 15 redskaber til informationslagring, skrive- og læseprocesser og nanoskalalitografi. Huller kan fx også kombineres til at forme riller eller andre strukturer.10 Metal nanoscale structures should incorporate a number of technological perspectives. The value of the above described methodology for nanohole structure fabrication is also promising as structural elements of future nanotechnology. The following options are mentioned here. In a first embodiment, nanohole arrays and pattern formation at preselected locations comprise 15 tools for information storage, writing and reading processes, and nanoscale lithography. For example, holes can also be combined to form grooves or other structures.
I en anden udførelsesform kan hullerne eller hul-arrays'ne anvendes som nukleations-steder til deponering af andre metaller end substratmetallet. Dette indebærer nano- og 20 mikroelektroniske perspektiver for metalkombination, materiale-doping, omfattende konstruktion af nanoskalaindretninger etc. Hullerne kan tjene som skabeloner til deponeret metal, halvleder, halvmetal og isolatordeponering i en bred vifte af funktionelle, organiserede sammensatte materialer. Hvis proceduren anvendes på tynde lag af Au eller andre metaller, der er deponeret på andre ledende eller halvledende materialer, så kan der 25 fremstilles huller gennem guldlagene. Dette ville være vigtigt i sub-mikro-meterlæseindretninger.In another embodiment, the holes or hole arrays can be used as nucleation sites for depositing metals other than the substrate metal. This involves nano- and 20 microelectronic perspectives for metal combination, material doping, comprehensive construction of nanoscale devices, etc. The holes can serve as templates for deposited metal, semiconductor, semiconductor and insulator deposition in a wide range of functional, organized composite materials. If the procedure is applied to thin layers of Au or other metals deposited on other conductive or semiconducting materials, then 25 holes can be made through the gold layers. This would be important in sub-micro meter reading devices.
I en tredje udførelsesform er nanohulleme potentielle adsorptions- eller indkapslingssteder for molekyle- eller biomakromolekyleimmobilisation. Dette indeholder grundlæggende og 30 teknologiske perspektiver for nanoskalamolekyle- og biomolekyledynamik.In a third embodiment, the nanoholes are potential adsorption or encapsulation sites for molecular or biomacromolecule immobilization. This includes basic and 30 technological perspectives on nanoscale molecular and biomolecular dynamics.
I en fjerde udførelsesform kan hullerne bringes til at fungere som nanoskalakemiske "reaktorer", hvor kemiske processer ved det molekylære eller mesoskopiske niveau kan styres.In a fourth embodiment, the holes can be made to function as nanoscale chemical "reactors" where chemical processes at the molecular or mesoscopic level can be controlled.
35 13 DK 174913 B1 I en femte udførelsesform kunne metalloenzymer blive immobiliseret i hullerne af præferentiel adsorption eller covalent immobilisation. I betragtning af de meget blide forhold for styret huldannelse kunne sekventiel huldannelse og enzymimmobilisation tilvejebringe en basis for organiserede arrays af forskellige funktionelle enzymer. På denne måde kunne 5 versatile, multifunktionelle enzymelektroder, der er specifikke for flere forskellige substratmolekyler i opløsningen, konstrueres.In a fifth embodiment, metalloenzymes could be immobilized in the gaps of preferential adsorption or covalent immobilization. Given the very gentle conditions of controlled hole formation, sequential hole formation and enzyme immobilization could provide a basis for organized arrays of various functional enzymes. In this way, 5 versatile, multifunctional enzyme electrodes specific for several different substrate molecules in the solution could be constructed.
I en sjette udførelsesform påvirkes huldannelse og mønsterorganisering og kan eventuelt styres af specifik anionadsorption, da anionadsorption er kendt for både at påvirke 10 rekonstruktionsspændingen og mellemoverfladefaserne stærkt. Specifikke mønstre af disse egenskaber kan også forventes at blive overført til andre ædelmetalelektrode-overflader og overfladekrystalplaner.In a sixth embodiment, hole formation and pattern organization are affected and may possibly be controlled by specific anion adsorption, as anion adsorption is known to greatly influence both the reconstruction stress and the intermediate surface phases. Specific patterns of these properties can also be expected to be transferred to other precious metal electrode surfaces and surface crystal planes.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK200000188A DK174913B1 (en) | 1999-02-05 | 2000-02-04 | Nanoscale depression formation for substrate surface involves bringing immersed object proximal to surface of substrate by applying two sets of operating parameters |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK15699 | 1999-02-05 | ||
DKPA199900156 | 1999-02-05 | ||
DK200000188 | 2000-02-04 | ||
DK200000188A DK174913B1 (en) | 1999-02-05 | 2000-02-04 | Nanoscale depression formation for substrate surface involves bringing immersed object proximal to surface of substrate by applying two sets of operating parameters |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DK200000188A DK200000188A (en) | 2000-08-06 |
DK174913B1 true DK174913B1 (en) | 2004-02-16 |
Family
ID=26063417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DK200000188A DK174913B1 (en) | 1999-02-05 | 2000-02-04 | Nanoscale depression formation for substrate surface involves bringing immersed object proximal to surface of substrate by applying two sets of operating parameters |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DK (1) | DK174913B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7170842B2 (en) * | 2001-02-15 | 2007-01-30 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Methods for conducting current between a scanned-probe and storage medium |
-
2000
- 2000-02-04 DK DK200000188A patent/DK174913B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK200000188A (en) | 2000-08-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ross et al. | Scanning probe lithography. 1. Scanning tunneling microscope induced lithography of self-assembled n-alkanethiol monolayer resists | |
US20010010973A1 (en) | Method for producing a structure with narrow pores | |
Hillier et al. | Atomic force microscopy of the electrochemical nucleation and growth of molecular crystals | |
Terabe et al. | Ionic/electronic mixed conductor tip of a scanning tunneling microscope as a metal atom source for nanostructuring | |
US8168251B2 (en) | Method for producing tapered metallic nanowire tips on atomic force microscope cantilevers | |
US8268720B2 (en) | Method of positioning catalyst nanoparticle and nanowire-based device employing same | |
Petri et al. | Nanostructuring of a sodium dodecyl sulfate-covered Au (111) electrode | |
Berson et al. | Parallel-and serial-contact electrochemical metallization of monolayer nanopatterns: A versatile synthetic tool en route to bottom-up assembly of electric nanocircuits | |
KR100973522B1 (en) | Manufacturing method for ruthenium nano-structures by anodic aluminum oxide and atomic layer deposition | |
DK174913B1 (en) | Nanoscale depression formation for substrate surface involves bringing immersed object proximal to surface of substrate by applying two sets of operating parameters | |
US6398940B1 (en) | Method for fabricating nanoscale patterns on a surface | |
Weigl et al. | From self-organized masks to nanotips: A new concept for the preparation of densely packed arrays of diamond field emitters | |
Chi et al. | Creating nanoscale pits on solid surfaces in aqueous environment with scanning tunnelling microscopy | |
Melechko et al. | Nanopipe fabrication using vertically aligned carbon nanofiber templates | |
Li et al. | Controlled Preparation of Inorganic Nanostructures on Substrates by Dip‐Pen Nanolithography | |
KR100821740B1 (en) | Pd nanowire hydrogen sensors and its manufacturing method | |
Uchihashi et al. | Nanostencil-fabricated electrodes for electron transport measurements of atomically thin nanowires in ultrahigh vacuum | |
US7611619B2 (en) | Electrochemical miniaturization of organic micro-and nanostructures | |
Walewyns et al. | Synthesis of patterned freestanding nickel nanowires by using ion track-etched polyimide | |
Gavrilov et al. | Carbon nanotube field emitters for planar emission vacuum micro-and nanoelectronics | |
Peng et al. | Patterned deposition of multi-walled carbon nanotubes on self-assembled monolayers | |
Kostecki et al. | Nanoscale fabrication and modification of selected battery materials | |
US20110240478A1 (en) | Micrometer-scale or nanometer=scale spatially controlled incorporation of particles in a conducting surface layer of a support | |
Nasirpouri et al. | Miscellaneous Electrodeposited Nanostructures | |
US20020132498A1 (en) | Method of forming patterned thin film |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PBP | Patent lapsed |
Ref document number: DK |