Борисенко В.Е. - Наноэлектроника (Теория и практика) (1051247), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В средние века с проникновением арабской культуры в Европу технология создания цветных глазурей и эмалей попала в Испанию, а затем и в Италию. В Британском музее в Лондоне хранится артефакт из Римской империи — кубок Ликурга (на стенках кубка изображены мифические сцены из жизни царя фракийцев Ликурга). Он изготовлен из стекла, содержицего частички серебра и золота размером окало 70 нм. Его появление датируют 1У веком нашей эры. Присутствие нано- частиц серебра и золота приводит к оригинальному цветовому восприятию этого кубка.
В отраженном свете он выглядит зеленым, а в прошедшем свете, когда световой поток направлен внутрь кубка— оранжево-красным. Очевидно, что первые нанотехнологии и изготовленные с их использованием наноматериалы появились в результате случайных находок древних мастеров и ремесленников. Первые же системные Гл а в а 2. Моголы формирования наноэлектронных с уктур исследования принадлежат М. Фарадею и датируются уже Х1Х веком. Именно он впервые детально исследовал оптические свойства коллоидного золота — частиц золота с размерами в несколько нанометров в растворе — и показал возможности целенаправленного управления его цветовой гаммой". В 1905 г.
А. Эйнштейн предложил количественную теорию поведения коллоидных сред, рассматривая эти частицы как большие атомы, находящиеся в состоянии Броуновского движения. Его теория была подтверждена экспериментами Ж. Б. Перрена, который в 1926 г. удостоен Нобелевской премии по физике за работу по дискретной природе материи. К наиболее значимым последующим вехам на цуги развития нано- технологий следует отнести работы И. Ленгмюра (1916 — 1918 гг.), который экспериментаньно получил и исследован моноатомные, толщиной в один атом, и мономолекулярные, толщиной в одну молекулу, слои.
В 1932 г. он был удостоен Нобелевской премии по химии за открытия и исследования в области химии поверхности. Значительные возможности еше непознанного наномира в 1958 г. донес до широкого круга американский физик Р. Фейнман. Его доклад «Там, внизу, еше много места»" представил перспективы управления свойствами материалов на атомарном и молекулярном уровнях. Он указал на возможности прямого конструирования структур путем сложения отдельных атомов. Впервые термин «нанотехнологня» употребил профессор Токийского университета Н. Танигучи в 1974 г.", который вложил в этот термин смысл прецизионного производства изделий размером всего в несколько нанометров.
С этого времени это слово прочно вошло в практику научных исследований и инженерных разработок. Заметной вехой в развитии идей нанотехнологий стала серия работ американского ученого Э. Дрекслера. В 1981 г. он опубликовал статью «Молекулярная инженерия: подход к разработке общих принципов манипулирования молекулами»'4. Используя известную в то время технику конструирования белковых макромолекул, он предложил создавать из атомов и молекул наноразмерные М. Гаиаггау, Е4!г)па гье Ва1гепап 1еспвге: ехрепгоеппа гешгопв оГ аоы (ап4 огьег пгеввЫ го 18(Ы, РЫ)овормса! Тгапваспопв ог гье Коул! Яос!егу 147, 145-181 (! 857). Я. Реулигаи, ТЬеге'в р!епгу оГ пияп аг Гве Ьопот, зс!енсе 254, ! 300-1301 (1991). ж увл0гись(, Оп Гас Ьамс сопсерг оГ папогесьпо1ову, Ргосеегдпав оГ гЬе 1пвегпацопа! Сопгегепсе оп Ргодос(!ап Еп81пееппа, 1974. К.
Е Гьпх(ео Мо!есо!аг епа)пееппв Ап арргоасЬ го гье дете!оргпепг оГ аепега1 сараЬЕВ)ев гог пкяесп)аг пап1ровцоп, Рагс. Ыаа. Асад. 8«Ь $3$А 78(9), 5275-5278 (1981). Э вЂ” 1620 Гл а в а 2. Методы формирования нано»лехтронных струатур аналоги различных механических устройств — зубчатые передачи, подшипники, моторы, насосы... Расширенная картина гипотетических возможностей нанотехнологий на молекулярном уровне была отражена им позже в книге «Машины создания. Грядущая эра нанотехнологий»". В ней затрагивались также философские и этические аспекты проникновения нанотехнологий в повседневную жизнь.
Несмотря на детальное обсуждение путей создания молекулярных наномашин, идеи Дрекслера до сих пор считаются научной фантастикой, стимулировавшей, однако, поисковые исследования и разработки в направлении молекулярных наногехнологий. Заметным практическим шагом на пути исследования и конструирования структур на атомарном и молекулярном уровне стало появление в 1982 г. сканирующего туннельного микроскопа'в, а затем, в 1986 г., атомного силового микроскопа". Их основными разработчиками были сотрудники исследовательской лаборатории фирмы !ВМ в Цюрихе Герд Бинниг и Генрих Рорер, которые в 1986 г, за работы по сканирующей туннельной микроскопии были удостоены Нобелевской премии по физике. С появлением этих инструментов исследователи получили возможность не только с атомарным разрешением «рассматривать» твердые объекты, но и реально конструировать твердотельные структуры из отдельных атомов и молекул, что, безусловно, способствовало прогрессу в разработке и практическом освоении нанотехнологий.
Различают два основных подло)ш, позволяющих формировать наноструктуры. Это — технологии, реализующие принцип «сверху — вниз», и технологии, построенные на принципе «снизу — вверх». 2!У2рннз(нн сверху — вниз (Гор-г(о)сн аррзтигс)г) предполагает создание структур с требуемыми размерами и конфигурацией путем избирательного удаления материала, заранее нанесенного на подложку.
Для этого используются традиционные для микроэлектроники методы осаждения пленок и формирования легированных слоев полупроводников в сочетании с литографическим созданием на профилируемой поверхности маски и последующего удаления материала и. Е. Г)гех)ег, Ела)пев о( Сгеаяоп: 77ге Сонг(ил Его оУ Фапогес)гио(сау (Апсьог Ргевв, Хен Уогх, 1986). О. В)пп)па, Н. Коьгег, запил)ла гоппеииа иисгокору, Не(». Раув. АсСа 55(б), 726-735 (1982); О. В!пп)ла, С. Оегьег, Н. Коьгег, Е. %е(Ь«1, Тилле!!иа гЬгоокЬ солгюваые тасиигп 8ар, Арра Раув. 2«ж 40(2), 178-180 (1982); О.
В!пп)па, Н. Коьгег, СЬ. Оегьег, Е. Гв(е)Ье1, зигтасе Миб)ев Ьу »сашина Шппевпа пг)его»сору, Р)гуз. Лет. Ееж 49(1), 57-61 (!982). О. В(пп!иа, С. К Оиаге, СЬ. Оег(гег, А!игл)с (отсе иного»соре, Р)гуз. яе». 6«п. 56(9), 930-933 (1986). 67 Д Ь т дииионные методы иоованин н«енин в окнах маски путем травления. Наглядной аналогией технологии «сверху — вниз» является создание скульптуры из монолитной каменной глыбы путем отсечения «лишнего» материала. Альтернативный принцип есивзу — авели» (болот-ир арргоасй) предполагает формирование требуемых структур путем селективного осаждения атомов и молекул на заданные участки поверхности подложки. Так же поступает художник, нанося те или иные краски на определенные участки поверхности холста. Развитию современных нанотехнологий во многом способствовало постоянное совершенствование методов изготовления полупроводниковых приборов и интегральных микросхем с целью уменьшения размеров составляющих их элементов.
Сегодня, когда нанотехнологии и создаваемые с их использованием наноматериалы проникли и охватывают практически все области человеческой деятельности — от искусства, медицины и косметологии до электроники, машиностроения и энергетики, основным двигателем прогресса в этом направлении являются новые уникальные свойства материалов и структур, создаваемых по нанотехнологиям. При этом нанотехнологические приемы постоянно совершенствуются, появляются все новые и новые методы.
Рассматриваемые ниже технологические методы формирования наноэлектронных структур представляют собой практическую реализацию подходов «снизу — вверх» и «сверху — вниз». 2.1. ТРАДИЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛЕНОК Ряд методов формирования тонких пленок, первоначально разработанных для технологии микроэлектроники, нашли широкое применение при создании наноэлектронных приборов и интегральных микросхем на их основе. К ним относятся химическое осаждение из газовой фазы и молекулярно-лучевая эпитаксия для создания планарных гетероструктур с нанометровыми размерами составляющих их слоев, а также электрохимические методы осаждения и окисления металлов и полупроводников для формирования пленок наноструктурированных материалов.
2.1.1. Химическое ооаждение из газовой фазы Химическое осажделае лз сазовой 4азы (елелпса! иарог дерозгйол, СИ)) представляет собой группу технологических методов, в которых получение твердых веществ осуществляют с помощью химических реакций с участием газообразных реагентов. При этом используются следующие физико-химические процессы: 68 Гл а ва 2. Методы ормироаания наноэлектроннык стРуктуР 1) термическое разложение или диспропорционирование газообразных химических соединений; 2) взаимодействие двух или более газообразных веществ, приводящее к образованию твердого осадка; 3) пиролиз газообразных углеводородов, отличающийся от термического разложения многостадийностью и разветвленностью; 4) химическое взаимодействие газообразных веществ с твердыми подложками. Технология химического осаждения из газовой фазы широко используется для получения пленок как одноэлементного состава, так и химических соединений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
