低能电子束制备硅基纳米薄膜微结构研究

低能电子束制备硅基纳米薄膜微结构研究
真空低能电子束制备硅基纳米薄膜微结构研究陈炯枢陈学康刘相2,刘建喜2(1.兰州物理研究所,表面工程技术***重点为在硅片表面制备微图案化金薄膜过程示意图。在此过程中,首先通过Piranhasolution溶液将基片表面羟基化,其次,将该表面修饰了-OH的基片浸入APTMS溶液中进行自组装,这样在基片表面就获得了端基为官能团(-NH2)的规则分布。其次,利用电子束对该基片进行扫描曝光,形成图案。然后将该基片置于胶体金中,由于表面官能团化学性质的作用,金纳米颗粒会选择性吸附在-NH2表面。*后,将基片放入HAuCVNH2OH溶液中,吸附于基片表面的金纳米颗粒在HAuCVNH2OH的作用下不断长大,并形成薄膜。通过这样的过程,我们可以在基匚胶体竽液洛液片表面获得微图案化的金薄膜。为硅片基底上微图案化的金薄膜的光学显微镜照片。深色区域为电子束照射区域,无金膜覆盖;明亮区域为APTMS修饰区域,被金膜覆盖。表明所获得的微图案化金膜具有大面积规则图案,并具有清晰的边界。该方法的*小分辨率取决于电子束束斑直径的大小,目前,*先进的电子束直写曝光系统可以把电子束斑聚焦到2nm,曝光出的*细图形为8nm.但在我们的实验条件下,该微图案化金薄膜分辨率约为30Mm(见)。

於Au胶休为证明金薄膜生长是否仅在APTMS修饰区域,我们进行了AES线扫描Au的实验。(a)为硅基图案化金薄膜的SEM像。结果表明未被电子束辐照的APTMS修饰的基片表面有金膜存在,而电子束辐照区域的金含量大大降低。这可能是由于-NH2与金纳米颗粒间易形成化学健,这样金纳米颗粒能够在-NH2(APTMS)基上产生化学吸附,而在硅片表面的吸附只是简单的物理吸附。在组装金纳米颗粒后,基片被置于超声清洗器中清洗,物理吸附于表面的金颗粒很容易被除去。这样在HAuCVNH2OH溶液中化学沉积金时只有-NH2(APTMS)表面吸附有金颗粒。自然,随着金颗粒的生长和结合,在APTMS修饰的表面就形成了金薄膜而在无APTMS修饰表面无金膜形成。从而实现了定位区域选择性化学沉积金薄膜。(b)为AES线扫描Au含量曲线。实验结果证实经电子束修饰后的表面形成了规则的、选择性的金薄膜图案。电子束辐照区域的金含量较未辐照区域呈倍数级降低。

硅桩罔案化金薄膜的SKM像轴2.2胶体金纳米颗粒尺寸的选择胶体金纳米颗粒的合成方法比较成熟,可以获得25120nm且分散性很好的颗粒16.利用不同尺寸的纳米颗粒所获得的薄膜也不尽相同。例如在与上述实验条件下,当利用较大的金颗粒来制备金薄膜时,就很难获得表面芫整、光滑的薄膜。这可能是由于颗粒较大时彼此间有较大斥力,颗粒吸附于APTMS表面后颗粒间相距比较远,在接下来的化学镀过程中(HAuCVNH2OH溶液)颗粒虽然不断长大,但由于彼此间相距较远故较难相互粘接,所以很难形成均一的薄膜。所得到的薄膜有较多孔隙,且表面粗糙度较大。

为了获得表面均一、光滑的金薄膜,我们选用颗粒小、分散性好的纳米颗粒作为化学镀前的种子“。为我们使用的胶体金纳米颗粒的透射电镜照片。由可知该胶体金纳米颗粒的尺寸约为3nm,且无明显团聚。另外,其紫外吸收峰在520nm(见)亦表明该金胶体具有单分散性18.m5胶体金纳米鸭粒的紫外光谱2.3薄膜的生长过程中的Ai离子还原为Au单质,但为什幺反应只发生在基片表面这是由于该反应是一个表面催化反应,吸附于表面的胶体金催化了NH2H还原Ai离子的过程。在热力学上讲NH2H具有还原Ai离子为金单质的能力,这一还原过程被吸附于表面的胶体金强烈的加速了。真空科学与技术,1998,由东北大学张以忱编著的:真空材料一书于2005年12月由冶金工业出版社出版发行。全书共14章,较详细论述了真空材料的基础理论、机械、物化、电磁和真空性能及真空工程技术所用的金属、非金属及磁性材料;溅射镀膜用靶材;真空辅助材料;吸气剂与吸附剂;真空工程用油;真空技术常用气体和低温制冷系统工作介质等材料的性质、技术特性参数、工艺特点、选用与应用等方面的内容。书中既有基础理论,又面向实际应用,提供了大量相关的图表数据,是当前论述真空工程应用材料内容较为全面的书籍,是从事真空技术研究、设计、应用领域的技术人员所需的实用性很强的书及可用作大专院校相关专业的教材。

购书方式①全国各大新华书店;②冶金工业出版社发行部邮购)电话(010)传真:(010)64027893;③北京冶金书店邮购)电话:(010)(真空杂志社)由东北大学徐成海教授任主编,巴德纯教授东北大学)、于溥教授级高工:沈阳真空技术研究所)、达道安研究员航天部510所)、张世伟副教授东北大学)任副主编的真空工程技术一书于2006年9月由化学工业出版社出版。全书约200万字,共一册32章,内容包拮真空技术基础、真空泵、真空测量仪器、真空阀门、密封等零部件以及真空容器和真空系统设计计算等和真空技术在各工业领域中的应用,包拮冶金、热处理、镀膜、干燥、浸溃、包装、蒸馏、过滤、输送、绝热、航天、孩工业领域,还有真空工程材料与工艺等内容。本书是当前真空工程技术界内容较全面的工程技术书籍之一。本书请中国工程院院士闻立时研究员撰写了序言,聘请了真空届知名人士杨乃恒教授为顾问委员会主任委员,李云奇教授、姜燮昌教授级高工、范垂桢研究员、张树林教授为顾问委员会副主任委员,合肥工业大学胡焕林教授等十几位真空科技工作者参加了编写工作。各地新华书店及化工出版社读者服务部(100029北京朝阳区惠新里3号楼)有售,定价180元。

(东北大学张志军供稿)

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