RU2757323C1 - Method for obtaining nanolithography drawings with an ordered structure with an over-developed surface - Google Patents
Method for obtaining nanolithography drawings with an ordered structure with an over-developed surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757323C1 RU2757323C1 RU2020142522A RU2020142522A RU2757323C1 RU 2757323 C1 RU2757323 C1 RU 2757323C1 RU 2020142522 A RU2020142522 A RU 2020142522A RU 2020142522 A RU2020142522 A RU 2020142522A RU 2757323 C1 RU2757323 C1 RU 2757323C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ordered structure
- substrate
- over
- nanolithography
- developed surface
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нанотехнологий, а именно к способам формирования наноматериалов в виде нанолитографических рисунков с упорядоченной структурой со сверхразвитой поверхностью, и может быть использовано для получения устройств нано- и микроэлектроники нового поколения.The invention relates to the field of nanotechnology, in particular to methods of forming nanomaterials in the form of nanolithographic patterns with an ordered structure with a superdeveloped surface, and can be used to obtain new generation nano- and microelectronic devices.
В настоящее время для формирования литографических рисунков, в том числе с наноразрешением, используют два основных технологических подхода. Первый подход является логическим развитием идей классической микроэлектронной технологии и основан на использовании оптической, рентгеновской или электронно-лучевой литографии. Уменьшение длины волны излучения при экспонировании того или ионного фоторезиста обеспечивает возможность создания рисунков с размером отдельных элементов менее 100 нм. Второй подход по своей сути является чисто нанотехнологическим и основан на использовании некоторого зонда, перемещающегося по поверхности подложки и контактирующего с ней в локальных областях, в результате чего формируется заданный пространственный профиль в виде нано- или микрорельефа.Currently, two main technological approaches are used to form lithographic patterns, including those with nanoscale resolution. The first approach is a logical development of the ideas of classical microelectronic technology and is based on the use of optical, X-ray or electron-beam lithography. A decrease in the radiation wavelength when one or an ionic photoresist is exposed makes it possible to create patterns with the size of individual elements less than 100 nm. The second approach is inherently purely nanotechnological and is based on the use of a probe moving along the surface of the substrate and in contact with it in local areas, as a result of which a given spatial profile is formed in the form of a nano or microrelief.
Разработка способов получения наноматериалов со сверхразвитой поверхностью является одной из актуальных задач нанотехнологии. Такие материалы обладают уникальными фотокаталитическими, адсорбционными свойствами, а также высокой удельной площадью поверхности взаимодействия с окружающей средой, что определяет их применение для устройств нано- и микроэлектроники, включая высокоэффективные газовые сенсоры и датчики вакуума [1-2]. Для их формирования используются различные физические и химические методы, среди которых особое место занимает золь-гель технология [3]. Объединение данной технологии с современными методами формирования нанолитографических рисунков позволит получать наноматериалы с упорядоченной структурой со сверхразвитой поверхностью.The development of methods for obtaining nanomaterials with a superdeveloped surface is one of the urgent tasks of nanotechnology. Such materials have unique photocatalytic and adsorption properties, as well as a high specific surface area of interaction with the environment, which determines their application for nano- and microelectronic devices, including high-performance gas sensors and vacuum sensors [1-2]. For their formation, various physical and chemical methods are used, among which the sol-gel technology occupies a special place [3]. Combining this technology with modern methods of forming nanolithographic patterns will make it possible to obtain nanomaterials with an ordered structure with a superdeveloped surface.
Известен способ образования наноразмерных кластеров и создания из них упорядоченных структур [4], заключающийся в том, что в подложку из природных или искусственных материалов с заданными физическими параметрами вводят материалы, из которых образуют кластеры и создают из них упорядоченные структуры с управляемыми свойствами. Способ осуществляют путем введения раствора, содержащего материал для образования кластеров, в материал подложки. Затем на этот раствор воздействуют импульсом лазерного излучения для возникновения в нем низкотемпературной плазмы, создающей в области своего существования газообразную среду, в которой происходит восстановление материала кластера до чистого материала в результате его кристаллизации на жидкой подложке по мере остывания плазмы. В результате в каналах нанопор материала подложки образуются монокристаллические квантовые точки, срощенные с материалом подложки. Недостатком такого способа является отсутствие возможности формирования наноматериалов с высокой удельной площадью поверхности взаимодействия с окружающей средой.There is a known method of forming nanoscale clusters and creating ordered structures from them [4], which consists in the fact that materials are introduced into a substrate made of natural or artificial materials with specified physical parameters, from which clusters are formed and ordered structures with controlled properties are created from them. The method is carried out by introducing a solution containing the clustering material into the support material. Then this solution is exposed to a laser pulse to generate a low-temperature plasma in it, creating a gaseous medium in the region of its existence, in which the cluster material is reduced to a pure material as a result of its crystallization on a liquid substrate as the plasma cools. As a result, single-crystal quantum dots are formed in the channels of the nanopores of the substrate material, which are spliced with the substrate material. The disadvantage of this method is the inability to form nanomaterials with a high specific surface area of interaction with the environment.
Известен способ формирования наноструктур [5], включающий образование рельефа в слое резиста, нанесенного на подложку, методом наноимпринт-литографии с наложением на штамп возбуждающих ультразвуковых колебаний и осевого усилия. В рамках данного способа дополнительно в подложке регистрируют ультразвуковые колебания, возникающие при контакте штампа с резистом, по интенсивности и/или фазе, и/или спектру которых судят о степени заполнения резистом рельефа штампа. Недостатком такого способа является сложность изготовления штампа, отсутствие возможности формирования нанолитографических рисунков произвольной геометрии, а также контроля степени развитости поверхности.A known method for the formation of nanostructures [5], including the formation of a relief in a layer of resist deposited on a substrate by the method of nanoimprint lithography with the imposition of exciting ultrasonic vibrations and axial force on the stamp. Within the framework of this method, ultrasonic vibrations are additionally recorded in the substrate, arising from the contact of the stamp with the resist, according to the intensity and / or phase, and / or the spectrum of which is judged on the degree of filling the stamp relief with the resist. The disadvantage of this method is the complexity of making a stamp, the lack of the possibility of forming nanolithographic patterns of arbitrary geometry, as well as control of the degree of surface development.
Также известен способ формирования полимерных шаблонов наноструктур разной геометрии [6], включающий формирование цифрового шаблона наноструктур, перенос этого шаблона на поверхность позитивного резиста, нанесенного на подложку, проявление резиста. В данном способе в качестве подложки наряду с полупроводниковыми используются подложки, покрытые металлом, при этом шаблоны в форме наноразмерных колец формируют одноточечным экспонированием позитивного резиста электронным пучком диаметром 2 нм и дозой в диапазоне от 0.2 до 100 пКл на точку. Также шаблоны наноструктур сложной формы и высокого разрешения формируют последовательным точечным экспонированием позитивного резиста с шагом от 5 до 30 нм с увеличением средней скорости экспонирования до 10 раз. Недостатком такого способа является то, что позволяет формировать наноструктуры только косвенным образом, а именно лишь шаблоны для их изготовления. Кроме того, данный способ не позволяет степенью развитости поверхности изготавливаемых наноматериалов.Also known is a method of forming polymer templates of nanostructures of different geometries [6], including the formation of a digital template of nanostructures, transfer of this template to the surface of a positive resist applied to a substrate, and the development of a resist. In this method, along with semiconductor substrates, metal-coated substrates are used, while templates in the form of nanoscale rings are formed by single-point exposure of a positive resist to an electron beam with a diameter of 2 nm and a dose in the range from 0.2 to 100 pC per point. Also, templates of nanostructures of complex shape and high resolution are formed by sequential point exposure of a positive resist with a step from 5 to 30 nm with an increase in the average exposure speed up to 10 times. The disadvantage of this method is that it allows the formation of nanostructures only indirectly, namely, only templates for their manufacture. In addition, this method does not allow the degree of surface development of the manufactured nanomaterials.
Известен способ получения регулярных систем наноразмерных нитевидных кристаллов кремния [7], включающий подготовку кремниевой пластины путем маскирования ее поверхности фоторезистом, создания в нем отверстий, электрохимического осаждения в отверстия фоторезиста островков металла из раствора электролита, и помещения подготовленной пластины в ростовую печь с последующим выращиванием на ней нитевидных кристаллов. В этом способе цилиндрические отверстия в фоторезисте создают диаметром менее 250 нм импринт-литографией, островки металла осаждают толщиной менее 12,5 нм, после чего удаляют фоторезист в 5% растворе плавиковой кислоты. Недостатком такого способа является узкий спектр получаемых наноматериалов (только нитивидные кристаллы кремния), а также отсутствие возможности нанолитографических рисунков с упорядоченной структурой со сверхразвитой поверхностью.There is a known method of obtaining regular systems of nanoscale silicon whiskers [7], including the preparation of a silicon wafer by masking its surface with a photoresist, creating holes in it, electrochemical deposition of metal islands from an electrolyte solution into the photoresist holes, and placing the prepared wafer in a growth furnace with subsequent growth on her whiskers. In this method, cylindrical holes in the photoresist are created with a diameter of less than 250 nm by imprint lithography, metal islands are deposited with a thickness of less than 12.5 nm, after which the photoresist is removed in a 5% solution of hydrofluoric acid. The disadvantage of this method is the narrow spectrum of the obtained nanomaterials (only nite-like silicon crystals), as well as the lack of the possibility of nanolithographic patterns with an ordered structure with an overdeveloped surface.
Известен способ получения сетчатой микро- и наноструктуры, в частности для оптически прозрачных проводящих покрытий [8]. В процессе осуществления способа на подложке формируют слой из вещества, которое в процессе химической и/или физической реакции способно образовывать трещины; осуществляют операцию образования трещин в указанном слое при помощи химической и/или физической реакции; осуществляют операции по использованию полученного слоя, содержащего трещины, в качестве шаблона для задания геометрии микро- и наноструктуры.A known method of obtaining a mesh micro- and nanostructure, in particular for optically transparent conductive coatings [8]. In the process of implementing the method, a layer is formed on the substrate from a substance that can form cracks in the course of a chemical and / or physical reaction; carry out the operation of cracking in the specified layer using a chemical and / or physical reaction; operations are carried out to use the obtained layer containing cracks as a template for specifying the geometry of the micro- and nanostructure.
Известен способ формирования наноразмерных структур [9], который включает перемещение нанодисперсного вещества в пространстве с помощью электронного луча, боковую сторону которого сближают с нанодисперсным веществом на расстояние не более 10 нм, затем электронный луч перемещают по заданной траектории, определяющей форму создаваемой наноразмерной структуры. При этом для перемещения нанодисперсного вещества используют сфокусированный электронный луч сканирующего электронного микроскопа. Недостатком такого способа является ограничение размера формируемых наноразмерных структур диаметром перемещаемой в пространстве области сканирования электронного луча, либо диаметром электронного луча и их линейным перемещением. Кроме того данный способ не позволяет формировать наноматериалы с высокой удельной площадью поверхности.A known method of forming nanoscale structures [9], which includes the movement of nanodispersed substances in space using an electron beam, the side of which is brought closer to the nanoscale substance at a distance of no more than 10 nm, then the electron beam is moved along a given trajectory that determines the shape of the created nanoscale structure. In this case, a focused electron beam of a scanning electron microscope is used to move the nanodispersed substance. The disadvantage of this method is the limitation of the size of the formed nanoscale structures by the diameter of the electron beam scanning area moved in space, or by the diameter of the electron beam and their linear movement. In addition, this method does not allow the formation of nanomaterials with a high specific surface area.
Известен способ получения нанолитографических рисунков с фрактальной структурой со сверхразвитой поверхностью [10]. Способ заключается в том, что помощью метода локального анодного окисления путем приложения напряжения между перемещающимся зондом сканирующего зондового микроскопа и полупроводниковой подложкой формируется нанолитографический рисунок. Дополнительно на подложку наносят пленкообразующий золь на основе алкоксисоединений кремния, полученный в рамках методов золь-гель технологии, после чего проводят отжиг, в результате чего в местах проведения локального анодного окисления образуются фрактальные структуры со сверхразвитой поверхностью. Недостатком такого способа является то, формирование наноматериала осуществляется стохастическим образом, кроме того отсутствую возможность формирования наноматериала в виде нанолитографических рисунков с упорядоченной структурой.A known method of obtaining nanolithographic drawings with a fractal structure with an overdeveloped surface [10]. The method consists in the fact that using the method of local anodic oxidation by applying a voltage between a moving probe of a scanning probe microscope and a semiconductor substrate, a nanolithographic pattern is formed. Additionally, a film-forming sol based on silicon alkoxy compounds, obtained within the framework of the sol-gel technology methods, is applied to the substrate, after which annealing is carried out, as a result of which fractal structures with an overdeveloped surface are formed at the sites of local anodic oxidation. The disadvantage of this method is that the formation of the nanomaterial is carried out in a stochastic manner, in addition, there is no possibility of the formation of the nanomaterial in the form of nanolithographic patterns with an ordered structure.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ получения нанолитографических рисунков с кристаллической структурой со сверхразвитой поверхностью [11]. Сущность изобретения заключается в том, что путем механического воздействия зонда на кремниевую подложку формируют пространственный профиль в виде области шириной 7 мкм и глубиной 800 нм. После чего дополнительно на поверхность подложки в рамках метода гидротермального синтеза наносят эквимолярный раствор ацетата цинка Zn(O2C2H3)2, гексаметилтетрамина C6H12N4 и N-цетил-N,N,N-триметиламмоний бромид. Далее проводят нагрев до 85°С, в результате чего в области пространственного профиля формируется нанолитографический рисунок с кристаллической структурой со сверхразвитой поверхностью. Недостатком такого способа является отсутствие возможности формировании наноматериала в виде нанолитографических рисунков с упорядоченной структурой.The closest in technical essence to the proposed solution is a method of obtaining nanolithographic patterns with a crystal structure with a superdeveloped surface [11]. The essence of the invention lies in the fact that by mechanical action of the probe on the silicon substrate, a spatial profile is formed in the form of a region with a width of 7 μm and a depth of 800 nm. After that, an equimolar solution of zinc acetate Zn (O 2 C 2 H 3 ) 2 , hexamethyltetramine C 6 H 12 N 4 and N-cetyl-N, N, N-trimethylammonium bromide is additionally applied to the surface of the substrate within the framework of the hydrothermal synthesis method. Then, heating is carried out to 85 ° C, as a result of which a nanolithographic pattern with a crystal structure with an overdeveloped surface is formed in the region of the spatial profile. The disadvantage of this method is the inability to form a nanomaterial in the form of nanolithographic patterns with an ordered structure.
Технический результат изобретения заключается в том, что с помощью совмещения зондовой литографии и золь-гель метода формируются нанолитографические рисунки с упорядоченной структурой со сверхразвитой поверхностью.The technical result of the invention lies in the fact that by combining the probe lithography and the sol-gel method, nanolithographic patterns with an ordered structure with an overdeveloped surface are formed.
Это достигается тем, что в известном способе формирования нанолитографических рисунков методом зондовой литографии, заключающемся в том, что путем механического воздействия зонда на подложку формируют пространственный профиль в виде областей заданной геометрии, дополнительно на поверхность подложки в рамках метода золь-гель синтеза наносят пленкообразующих золь на основе 2-аминоэтанола. 2-метоксиэтанола, ацетата цинка и ацетата натрия. После чего параллельно проводят низкотемпературный отжиг при 80°С и фотоотжиг излучением ультрафиолетового диапазона длин волн. В результате этого в области пространственного профиля, в виде областей заданной геометрии, выполняющих функцию центров роста, формируется нанолитографический рисунок с упорядоченной структурой со сверхразвитой поверхностью.This is achieved by the fact that in the known method of forming nanolithographic patterns by the method of probe lithography, which consists in the fact that by mechanical action of the probe on the substrate a spatial profile is formed in the form of regions of a given geometry, additionally, film-forming sols are applied to the surface of the substrate within the framework of the sol-gel synthesis method. based on 2-aminoethanol. 2-methoxyethanol, zinc acetate and sodium acetate. After that, low-temperature annealing is carried out in parallel at 80 ° C and photoannealing with ultraviolet radiation. As a result, a nanolithographic pattern with an ordered structure with an overdeveloped surface is formed in the region of the spatial profile in the form of regions of a given geometry that serve as growth centers.
Механическое воздействие зонда на локальные области подложки изменяет энергетику в заданных деформированных местах. При этом часть атомов подложки может оказаться в дефиците соседей и, выполняя роль льюисовского кислотного центра, адсорбировать на себе поверхностные гидроксильные группы. При нанесении золя на данную подложку реакции гидролитической поликонденсации, приводящие к формированию цинкорганического полимера, происходят преимущественно в локальных, активированных механическим воздействием областях за счет каталитического ускорения данных процессов на адсорбированных OH-группах. Облучение поверхности данных пленок жестким ультрафиолетовым излучением приводит к формированию матрицы оксида цинка из образовавшегося полимера. Эти процессы происходят из-за разрыва полимерных цепочек, удаления концевых радикалов с низкой молекулярной массой и последующей сшивки цепочки с образованием структуры -Zn-O-Zn-O-. Важной особенностью предложенной методики является возможность управления ориентацией роста матрицы оксида цинка за счет введения в исходный золь примеси. Данная примесь, которая вводится в исходную систему в виде неорганической соли, встраивается в цинкорганическую сетку с образованием так называемого блок-сополимера, однако, при облучении материала жестким ультрафиолетовым излучением, в случае, когда ионный радиус примеси существенно отличается от ионного радиуса катионов цинка, данная примесь не может встроиться в матрицу ZnO с образованием твердого раствора и формирует отдельную фазу, накапливающуюся на поверхности растущего кристалла ZnO. По мере роста кристалла в некоторый критический момент времени фаза примеси на поверхности становится непрерывной и ограничивает рост по одному из направлений (что связано с энергетической неэквивалентностью различных семейств плоскостей в кристалле). При этом рост заблокированной поверхности прекращается, а кристалл начинает расти в другом направлении. Таким образом, применяя данный прием, возможность получения нанолитографических рисунков с упорядоченной структурой. При этом сверхразвитость поверхности реализуется за счет внутренней структуры матрицы оксида цинка, которая содержит макро-, мезо- и микропоры.The mechanical action of the probe on the local regions of the substrate changes the energy in the given deformed places. In this case, some of the atoms of the substrate may find themselves in a deficit of neighbors and, acting as a Lewis acid center, adsorb surface hydroxyl groups on themselves. When a sol is deposited on a given substrate, hydrolytic polycondensation reactions leading to the formation of an organozinc polymer occur mainly in local areas activated by mechanical action due to the catalytic acceleration of these processes on adsorbed OH groups. Irradiation of the surface of these films with hard ultraviolet radiation leads to the formation of a zinc oxide matrix from the resulting polymer. These processes occur due to the rupture of polymer chains, removal of end radicals with low molecular weight and subsequent cross-linking of the chain with the formation of the -Zn-O-Zn-O- structure. An important feature of the proposed technique is the ability to control the orientation of the zinc oxide matrix growth by introducing an impurity into the initial sol. This impurity, which is introduced into the initial system in the form of an inorganic salt, is incorporated into the organozinc network with the formation of the so-called block copolymer; the impurity cannot be incorporated into the ZnO matrix with the formation of a solid solution and forms a separate phase accumulating on the surface of the growing ZnO crystal. As the crystal grows, at a certain critical moment in time, the impurity phase on the surface becomes continuous and restricts growth in one of the directions (which is associated with the energy nonequivalence of different families of planes in the crystal). In this case, the growth of the blocked surface stops, and the crystal begins to grow in the other direction. Thus, using this technique, the possibility of obtaining nanolithographic patterns with an ordered structure. In this case, the superdevelopment of the surface is realized due to the internal structure of the zinc oxide matrix, which contains macro-, meso- and micropores.
Пример выполнения способа. Формирование нанолитографических рисунков с упорядоченной структурой со сверхразвитой поверхностью на подложках из монокристаллического кремния.An example of the implementation of the method. Formation of nanolithographic patterns with an ordered structure with a superdeveloped surface on single-crystal silicon substrates.
1. Согласно предлагаемому способу на поверхности подложки из кремния (Si) КЭФ (111) методом зондовой литографии путем приложения механического воздействия при давлении 6.2⋅109 Па между перемещающимся зондом и подложкой был сформирован пространственный профиль в виде параллельных областей шириной 2 мкм, расстояние между которыми составляло 20 мкм.1. According to the proposed method, on the surface of a silicon (Si) KEF (111) substrate by the probe lithography method by applying mechanical action at a pressure of 6.2⋅10 9 Pa between the moving probe and the substrate, a spatial profile was formed in the form of parallel regions 2 μm wide, the distance between which was 20 microns.
2. В рамках золь-гель метода готовили пленкообразующий золь на основе 2-аминоэтанола (H2NCH2CH2OH), 2-метоксиэтанола (CH3OCH2CH2OH), ацетата цинка (Zn(O2C2H3)2) и ацетата натрия CH3COONa в качестве примеси с концентрацией 1 ат. %. Все вещества смешивались в круглодонной колбе, выдерживались при 80°C в течение 1 часа, после чего полученная смесь созревала 24 часов при комнатной температуре.2. Within the framework of the sol-gel method, a film-forming sol was prepared based on 2-aminoethanol (H 2 NCH 2 CH 2 OH), 2-methoxyethanol (CH 3 OCH 2 CH 2 OH), zinc acetate (Zn (O 2 C 2 H 3 ) 2 ) and sodium acetate CH 3 COONa as an impurity with a concentration of 1 at. %. All substances were mixed in a round-bottom flask, kept at 80 ° C for 1 hour, after which the resulting mixture was matured for 24 hours at room temperature.
3. Синтезированный пленкообразующий золь наносили на подложку со сформированным механическим воздействием пространственным профилем заданной геометрии с помощью центрифугирования с использованием дозатора при скорости вращения центрифуги 3000 об/мин в течение 2 минут. Использование таких режимов центрифуги позволяет достичь равномерного распределения золя, а также частично удалить растворитель.3. The synthesized film-forming sol was applied to a substrate with a mechanically induced spatial profile of a given geometry by centrifugation using a dispenser at a centrifuge speed of 3000 rpm for 2 minutes. The use of such modes of the centrifuge allows achieving a uniform distribution of the sol, as well as partially removing the solvent.
4. Параллельно проводили низкотемпературный отжиг при 80°С и фотоотжиг излучением ультрафиолетового диапазона длин волны в течение 90 минут. В качестве источника УФ-излучения использовалась ртутная лампа с максимумами спектральной интенсивности при 185 и 254 нм. Для низкотемпературной обработки образцов применялся плоский нагреватель открытого типа с металлической поверхностью. Его температуру и температуру образцов, расположенных на нем, которые были удалены от источника УФ-излучения на расстояние 3-5 см, контролировали с использованием пирометра. Использование таких параметров процесса позволяет удалить растворитель, а также осуществить реакции по формированию оксида цинка в виде нанолитографического рисунка с упорядоченной структурой со сверхразвитой поверхностью.4. In parallel, low-temperature annealing was carried out at 80 ° C and photoannealing with ultraviolet radiation for 90 minutes. A mercury lamp with spectral intensity maxima at 185 and 254 nm was used as a source of UV radiation. For low-temperature processing of the samples, an open-type flat heater with a metal surface was used. Its temperature and the temperature of the samples located on it, which were removed from the UV radiation source at a distance of 3-5 cm, were monitored using a pyrometer. The use of such process parameters makes it possible to remove the solvent, as well as to carry out reactions to form zinc oxide in the form of a nanolithographic pattern with an ordered structure with an overdeveloped surface.
На фиг. 1. и 2 представлено изображение нанолитографического рисунка с упорядоченной структурой со сверхразвитой поверхностью сформированного в рамках заявляемого способа, полученное с помощью растровой электронной микроскопии. Анализ фиг. 1 и 2. показывает, что оксид цинка формирует массив микро- и нановетвей, боковые участки которых изогнуты под прямым углом по отношению к параллельным областям, сформированным механическим воздействием зонда на поверхность подложкиFIG. 1. and 2 shows an image of a nanolithographic pattern with an ordered structure with an overdeveloped surface formed within the framework of the proposed method, obtained using scanning electron microscopy. Analysis of FIG. 1 and 2 shows that zinc oxide forms an array of micro- and nano-branches, the lateral sections of which are bent at right angles with respect to the parallel regions formed by the mechanical action of the probe on the substrate surface
Благодаря отличительным признакам изобретения с помощью совмещения методов зондовой литографии и золь-гель формируются нанолитографические рисунки с упорядоченной структурой со сверхразвитой поверхностью.Due to the distinctive features of the invention, nanolithographic patterns with an ordered structure with an overdeveloped surface are formed by combining the methods of probe lithography and sol-gel.
Предлагаемый способ может найти применение для получения устройств нано- и микроэлектроники нового поколения, включая чувствительных элементов газовых сенсоров, датчиков вакуума и мультисенсорных систем.The proposed method can be used to obtain new generation nano- and microelectronic devices, including sensitive elements of gas sensors, vacuum sensors and multisensor systems.
Список использованных источниковList of sources used
1. Патент РФ №2687869, МПК G01N 27/12, B82B 1/00 Способ изготовления газового сенсора с наноструткруой со сверхразвитой поверхностью и газовый сенсор на его основе / Аверин И.А., Бобков А.А., Карманов А.А., Мошников В.А., Пронин И.А., Якушова Н.Д. // Бюл. №14 от 16.05.2019 г.1. RF patent No. 2687869, IPC G01N 27/12, B82B 1/00 A method of manufacturing a gas sensor with a nano-wire with an overdeveloped surface and a gas sensor based on it / Averin IA, Bobkov AA, Karmanov AA , Moshnikov V.A., Pronin I.A., Yakushova N.D. // Bul. No. 14 dated May 16, 2019
2. Аверин И.А., Мошников В.А., Игошина С.Е., Пронин И.А., Карманов А.А. Вакуумные датчики с наноструткурой на основе SiO2-SnO2 и SiO2-SnO2-In2O3 // Датчики и системы. 2015. №6(193). С. 20-27.2. Averin I.A., Moshnikov V.A., Igoshina S.E., Pronin I.A., Karmanov A.A. Vacuum sensors with nanostructure based on SiO2-SnO2 and SiO2-SnO2-In2O3 // Sensors and Systems. 2015. No. 6 (193). S. 20-27.
3. Мошников В.А., Таиров Ю.М., Хамова Т.В., Шилова О.А. Золь-гель технология микро- и нанокомпозитов. - СПб.: Изд-во «Лань», 2013. - 304 с.3. Moshnikov V.A., Tairov Yu.M., Khamova T.V., Shilova O.A. Sol-gel technology of micro- and nanocomposites. - SPb .: Publishing house "Lan", 2013. - 304 p.
4. Патент РФ №2279400, МПК B82B 3/00 Сопособ образования наноразмерных кластеров и создания из них упорядоченных структур / Максимовский С.Н., Радуцкий Г.А. // Бюл. №19 от 10.07.2006 г.4. RF patent №2279400, IPC B82B 3/00 Composition of the formation of nanoscale clusters and the creation of ordered structures from them / Maksimovskiy SN, Radutskiy GA. // Bul. No. 19 dated 10.07.2006
5. Патент РФ №2384871, МПК G03F 7/00, G01N 29 Способ наноимпринт-литографии / Никитов С.А., Филимонов Ю.А., Высоцкий С.Л., Кожевников А.В., Хивинцев Ю.В., Джумалиев А.С., Никулин Ю.В., Веселов А.Г. // Бюл. №8 от 20.03.2010 г.5. RF patent No. 2384871, IPC G03F 7/00, G01N 29 Method of nanoimprint lithography / Nikitov S.A., Filimonov Yu.A., Vysotsky S.L., Kozhevnikov A.V., Khivintsev Yu.V., Dzhumaliev A.S., Nikulin Yu.V., Veselov A.G. // Bul. No. 8 dated 20.03.2010
6. Патент РФ №2574527, МПК G03F 7/00, B82B 3/00. Способ формирования полимерных шаблонов наноструктур разной геометрии / Смардак А.С., Анисимова М.В., Огнев А.В. // Бюл. №4 от 10.02.2016.6. RF patent No. 2574527, IPC G03F 7/00, B82B 3/00. Method of forming polymer templates of nanostructures of different geometry / Smardak A.S., Anisimova M.V., Ognev A.V. // Bul. No. 4 dated 02/10/2016.
7. Патент РФ №2336224, МПК B82B 3/00, C30B 29/62, C30B 29/06, C30B 25/00, H01L 21/027 Способ получения регулярных систем наноразмерных нитивидных кристаллов кремния / Небольсин В.А., Щетинин А.А., Дунаев А.И., Завалишин М.А. // Бюл. 29 от 20.10.2008 г.7. RF patent №2336224, IPC B82B 3/00, C30B 29/62, C30B 29/06, C30B 25/00, H01L 21/027 Method of obtaining regular systems of nano-sized nite-like silicon crystals / Nebolsin V.A., Shchetinin A. A., Dunaev A.I., Zavalishin M.A. // Bul. 29 from 20.10.2008
8. Патент РФ №2574249, МПК B82B 1/00, H01L 21/31, H01L 21/32, C01B 31/02, B82Y 40/00 Сетчатая микро- и наноструктура, в частности для оптически прозрачных проводящих покрытий, и способ ее получения / Хартова С.В., Симунин М.М., Воронин А.С., Карпова Д.В., Шиверский А.В., Фадеев Ю.В. // Бюл. №4 от 10.02.2016.8. RF patent No. 2574249, IPC B82B 1/00, H01L 21/31, H01L 21/32, C01B 31/02, B82Y 40/00 Mesh micro- and nanostructure, in particular for optically transparent conductive coatings, and a method for its production / Khartova S.V., Simunin M.M., Voronin A.S., Karpova D.V., Shiversky A.V., Fadeev Yu.V. // Bul. No. 4 dated 02/10/2016.
9. Патент РФ №2426190, МПК H01L 21/00, B82B 3/00 Способ формирования низкоразмерных структур / Курявый В.Г. // Бюл. 22 от 10.08.2011 г.9. RF patent №2426190, IPC H01L 21/00, B82B 3/00 Method of forming low-dimensional structures / Kuryavyi V.G. // Bul. 22 dated 08/10/2011
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020142522A RU2757323C1 (en) | 2021-03-21 | 2021-03-21 | Method for obtaining nanolithography drawings with an ordered structure with an over-developed surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020142522A RU2757323C1 (en) | 2021-03-21 | 2021-03-21 | Method for obtaining nanolithography drawings with an ordered structure with an over-developed surface |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2757323C1 true RU2757323C1 (en) | 2021-10-13 |
Family
ID=78286602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020142522A RU2757323C1 (en) | 2021-03-21 | 2021-03-21 | Method for obtaining nanolithography drawings with an ordered structure with an over-developed surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2757323C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786788C1 (en) * | 2022-06-24 | 2022-12-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Method for forming a periodic pattern on the surface of amorphous thin films of phase-variable chalcogenide materials |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7491422B2 (en) * | 2002-10-21 | 2009-02-17 | Nanoink, Inc. | Direct-write nanolithography method of transporting ink with an elastomeric polymer coated nanoscopic tip to form a structure having internal hollows on a substrate |
| US20120141731A1 (en) * | 2006-12-18 | 2012-06-07 | Mirkin Chad A | Fabrication of microstructures and nanostructures using etching resist |
| EP2496989B1 (en) * | 2009-11-02 | 2013-10-02 | Danmarks Tekniske Universitet | Method and device for nanoimprint lithography |
| RU2518084C2 (en) * | 2009-07-10 | 2014-06-10 | Кембридж Энтерпрайз Лимитед | Pattern generation |
| RU2613054C1 (en) * | 2015-10-15 | 2017-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) | Method of forming thin-film pattern on substrate |
-
2021
- 2021-03-21 RU RU2020142522A patent/RU2757323C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7491422B2 (en) * | 2002-10-21 | 2009-02-17 | Nanoink, Inc. | Direct-write nanolithography method of transporting ink with an elastomeric polymer coated nanoscopic tip to form a structure having internal hollows on a substrate |
| US20120141731A1 (en) * | 2006-12-18 | 2012-06-07 | Mirkin Chad A | Fabrication of microstructures and nanostructures using etching resist |
| RU2518084C2 (en) * | 2009-07-10 | 2014-06-10 | Кембридж Энтерпрайз Лимитед | Pattern generation |
| EP2496989B1 (en) * | 2009-11-02 | 2013-10-02 | Danmarks Tekniske Universitet | Method and device for nanoimprint lithography |
| RU2613054C1 (en) * | 2015-10-15 | 2017-03-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) | Method of forming thin-film pattern on substrate |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786788C1 (en) * | 2022-06-24 | 2022-12-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Method for forming a periodic pattern on the surface of amorphous thin films of phase-variable chalcogenide materials |
| RU2809344C1 (en) * | 2023-01-27 | 2023-12-11 | Альберт Георгиевич Битуев | Method for manufacturing microcircuits |
| RU2825198C1 (en) * | 2023-12-19 | 2024-08-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Optical device for switching periodic pattern on surface of amorphous thin films of phase-variable chalcogenide materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Treguer-Delapierre et al. | Synthesis of non-spherical gold nanoparticles | |
| EP1760527B1 (en) | Photochemical method for manufacturing nanometrically surface-decorated substrates | |
| Messing et al. | The use of gold for fabrication of nanowire structures | |
| Masuda et al. | Liquid-phase patterning and microstructure of anatase TiO2 films on SnO2: F substrates using superhydrophilic surface | |
| WO2008045114A2 (en) | Method for fabricating nanostructures | |
| JPWO2006035859A1 (en) | Self-organizing material patterning method, self-organizing material patterning substrate and production method thereof, and photomask using self-organizing material patterning substrate | |
| Rey et al. | Anisotropic silicon nanowire arrays fabricated by colloidal lithography | |
| Zhang et al. | Recent progress in the fabrication of SERS substrates based on the arrays of polystyrene nanospheres | |
| Banik et al. | Colloidal Transfer Printing–Mediated Fabrication of Zinc Oxide Nanorods for Self‐Cleaning Applications | |
| JP2009067655A (en) | NANOCRYSTAL-ACCUMULATED TiO2 AND ITS PRODUCING METHOD | |
| KR20030084279A (en) | A method for preparing large-area materials with well-defined nanostructure using nanoporous alumina or nano-textured aluminum | |
| Sosnowchik et al. | Titanium dioxide nanoswords with highly reactive, photocatalytic facets | |
| JP2009013038A (en) | Super-hydrophilic/hydrophobic patternized surface, anatase tio2 crystal pattern and their preparation methods | |
| Drbohlavova et al. | Self-ordered TiO 2 quantum dot array prepared via anodic oxidation | |
| RU2757323C1 (en) | Method for obtaining nanolithography drawings with an ordered structure with an over-developed surface | |
| US8883266B2 (en) | Irradiation assisted nucleation of quantum confinements by atomic layer deposition | |
| RU2655651C1 (en) | Method of producing nanolithographic drawings with a crystalline structure with a super-developed surface | |
| CN113502464B (en) | Patterned titanium dioxide nanowire array and preparation method thereof | |
| Yabagi et al. | Nanofabrication process by reactive ion etching of polystyrene nanosphere on silicon surface | |
| Moon et al. | Room temperature chemical vapor deposition for fabrication of titania inverse opals: Fabrication, morphology analysis and optical characterization | |
| RU2336224C1 (en) | Method of production of regular systems of nano-size silicon whiskers | |
| US9513554B1 (en) | Lithographically defined microporous carbon-composite structures | |
| KR101424329B1 (en) | Silica Nano Structure, Method of fabricating the same and Etching Mask using the same | |
| CN105923621B (en) | A kind of method that nanotubes are prepared using electron beam-induced deposit | |
| KR101430982B1 (en) | Three dimensional porous organic-inorganic composite structure, and its prepartion method |