Wyniki 1-10 spośród 11 dla zapytania: authorDesc:"MAREK EKIELSKI"

Procesy wytwarzania periodycznych struktur o wymiarach nanometrowych w GaN przy użyciu technik litografii NIL

Czytaj za darmo! »

Omówiono podstawy technik litografii z wykorzystaniem procesu nanostemplowania (NIL), dokonano przeglądu materiałów do wytwarzania stempli oraz rezystów do kształtowania wzorów, przedyskutowano najważniejsze problemy występujące przy implementacji procesów NIL w praktyce. Zaprezentowano wyniki prac własnych nad wytwarzaniem periodycznych nanostruktur GaN o wymiarach krytycznych od 50 do 300 nm przy pomocy technik Th-NIL oraz UV-NIL z użyciem replik polimerowych oraz trawienia ICP w plazmie BCl3/Cl2. Abstract. Fundamentals of Nanoimprint Lithography (NIL) have been presented, stamp materials, resists and fabrication processes have been overviewed, main problems encountered in implementing NIL in practice have been discussed. Recent results on fabrication periodic GaN nanostructures with critical dimensions ranging from 50 to 300 nm by using Th-NIL and UV-NIL combined with polymer replicas and ICP etching in BCl3/Cl2 plasma have been presented. (Fabricating periodic GaN nanostructures via Nanoimprint Lithography). Słowa kluczowe: nanostemplowanie, litografia NIL, nanostruktury GaN, trawienie ICP GaN. Key words: Nanoimprint Lithography, NIL, GaN nanostructures, GaN ICP etching. Wprowadzenie Technika NIL (ang. NanoImprint Lithography), określana także terminem nanostemplowania, jest techniką wytwarzania wzorów w skali mikrometrowej. Od czasu pierwszych doniesień literaturowych [1] rozwija się burzliwie, stając się coraz istotniejszą alternatywą dla konwencjonalnych metod. Łącząc zalety uzyskiwania wysokiej rozdzielczości wzoru z dużą przepustowością oraz niskimi kosztami procesu, postrzegana jest jako najbardziej perspektywiczna metoda produkcyjna przemysłu elektronicznego high tech dla zastosowań w obszarze technologii informacyjnych, medycyny, biologii, obronności, energii i ochrony środowiska. Szczególnie ważną zaletą NIL, wyróżniającą w zestawieniu z elektronolitografią czy fotolitografią w dalekim ultrafiolecie (EXUL, Extreme Ultr[...]

Nowy typ przepływowego mikrokonduktometru bezkontaktowego

Czytaj za darmo! »

Pomiar konduktometryczny polega na pomiarze przewodnictwa roztworu. Ze względu na rodzaj pomiaru konduktometrię można podzielić na: konduktometrię bezpośrednią (pomiar czystości wody, kontrola przebiegu reakcji), miareczkowanie konduktometryczne (miareczkowania alkacymetryczne, strąceniowe, redoksometryczne i kompleksometryczne). Inny podział metod konduktometrycznych wynika z konstrukcji de[...]

Wytwarzanie submikrometrowych wzorów techniką nanostemplowania


  W 1995 r. Stephen Y. Chou po raz pierwszy opublikował wyniki dotyczące wykonania 25 nm otworów w poli(metakrylanie) metylu PMMA techniką nanostemplowania (ang. Nanoimprint lithography)[1]. Od tego czasu stała się najbardziej obiecującą techniką, w której upatruje się następcę litografii optycznej i elektronolitografii. W 2003 roku nanostemplowanie umieszczone zostało na liście ITRS (ang. International Technology Roadmap for Semiconductors) jako jeden z kandydatów do NGL (ang. Next-generation lithography) [2]. Technika nanostemplowania polega na mechanicznym odciśnięciu nanometrowych wzorów matrycy (pieczątki) w warstwie rezystu. Ze względu na rodzaj użytego rezystu, technika posiada dwa warianty: termiczny oraz UV. Zarówno jeden jak i drugi tryb pracy zapewnia wysoką przepustowość oraz rozdzielczość. Rynek diod LED, który w ostatnich latach rozwija się bardzo dynamicznie, pokłada największe nadzieje w nanostemplowaniu. Ponadto technika ta odnajduje zastosowania w produkcji zaawansowanych wyrobów dla nanoelektroniki, technik sensorowych i biomedycznych. Bezpośrednio związane z rozwojem rynku diod LED jest opracowanie metody wytwarzania struktur kryształów fotonicznych (PhC). Ze względu na czasochłonn[...]

Optymalizacja procesu NIL pod kątem wytwarzania wzorów o wymiarach krytycznych 200 nm na krzemie o orientacji 100


  Nanostemplowanie NIL (ang. Nanoimprint Lithography) dzięki swoim zaletom jakimi są wysoka rozdzielczość, wysoka przepustowość oraz niski koszt jest doskonałą techniką do wytwarzania submikrometrowych wzorów. Od czasu kiedy w 1995 roku opublikowano pierwsze wyniki dotyczące tej techniki [1], odnotowano wzrost zainteresowania, co przełożyło się na znaczny jej rozwój, skutkując w powstanie licznych wariantów [2-4]. Niemniej jednak jej podstawowe tryby pracy to termiczny Th-NIL oraz UV-NIL. Idea procesu nanostemplowania polega na mechanicznym odciśnięciu wzoru stempla w warstwie polimeru, ogrzewanego powyżej temperatury zeszklenia Tg (ang. glass Transition Temperature), a następnie chłodzonego w celu utrwalenia powstałego odcisku. W przypadku trybu UV, etapem odpowiadającym za utrwalenie powstałego odcisku jest promieniowanie UV, dzięki któremu następuje usieciowanie użytego polimeru. Nanostemplowanie jest doskonałą techniką do wytwarzania wzorów periodycznych. Odnajduje zastosowanie w wytwarzaniu przede wszystkim struktur fotonicznych takich jak kryształy fotoniczne [5-8], falowody, różnego rodzaju elementy dyfrakcyjne, ale również takich jak matryce nanosfer czy nanosłupów [9, 10]. Te ostatnie wzbudzają duże zainteresowanie wśród badaczy zajmującuch się wzrostem epitaksjalnym. Stwierdzono, iż warstwy epitaksjalne hodowane na powierzchni pokrytej tego rodzaju strukturami charakteryzują się mniejszymi naprężeniami [11], co w przyszłości zaowocować może wytwarzaniem warstw wolnych od naprężeń. Technika nanostemplowania nie posiada ograniczeń co do materiałów. Możliwa jest strykturyzacja każdej grupy materiałów począwszy od polimerów [12, 13], metali [14, 15], półprzewodnikow [16, 17] aż po szkło [18]. Niemniej jednak, niezależnie od materiału czy też użytego trybu pracy, jakość powstałych w procesie wzorów determinowana jest przez parametry procesu tj. temperatura, ciśnienie z jakim dociskany jest stempel oraz czas trwania docis[...]

Trawienie plazmowe cienkich warstw Ti3SiC2

Czytaj za darmo! »

Ti3SiC2 jest jednym z przedstawicieli faz materiałowych o ogólnym wzorze stechiometrycznym Mn+1AXn, gdzie: M jest metalem przejściowym, A - pierwiastkiem z grupy IIIA lub IVA, a X to węgiel, lub azot. Grupa ta jest w skrócie nazywana fazami MAX [1]. Dzięki swojej nanolaminarnej strukturze charakteryzują się unikalną kombinacją cech metali (wysokie przewodnictwo elektryczne i cieplne) oraz ceramik (wysoka stabilność termiczna i odporność na utlenianie). Połączenie tych właściwości czyni te materiały interesującymi kandydatami dla zastosowań metalizacyjnych do przyrządów półprzewodnikowych, przeznaczonych do pracy w środowiskach aktywnych chemicznie, utleniających i w wysokich temperaturach. Jednym z etapów wytwarzania metalizacji jest ich strukturyzacja. Ze względu na fakt, że [...]

Badania strukturalne warstw węglowych w niklowych kontaktach omowych za pomocą widzialnej i nadfioletowej spektroskopii ramanowskiej


  Węglik krzemu jest uważny za bardzo dobry materiał do wytwarzania układów elektronicznych wysokiej mocy oraz wysokiej częstości ze względu na: dobrą przewodność cieplną oraz duże napięcie przebicia [1]. Tworzenie kontaktów omowych na podłożu SiC wykonuje się poprzez osadzanie warstwy metalicznej oraz wygrzanie układu (annealing) w temperaturze około 1000°C [2-4]. Najczęściej używanym do tworzenia kontaktów z SiC typu n metalem jest Ni ze względu na formowanie kontaktów o niskiej rezystywności ~ 10-6 Ω cm2 [2, 5]. Pomimo że postuluje się kilka mechanizmów formowania kontaktów omowych [1, 6-9] dwa aspekty są określone jednoznacznie: tworzenie krzemków na powierzchni SiC nie wystarcza do tworzenia kontaktu [2] oraz początkowa struktura warstwy węglowej pomiędzy SiC a pierwszą warstwą niklu nie ma wpływu na tworzenie kontaktu omowego [4, 10]. Zaprezentowane badania pokazują zmiany struktury warstwy węglowej pod wpływem wygrzewania oraz migrację atomów węgla do powierzchni swobodnej krzemku. Warunki eksperymentalne Próbki. Jako podłoży użyto trzech płytek 4H-SiC (Cree Research Inc.), na których osadzono warstwę SiC o grubości 2,97 μm typu n otrzymaną poprzez domieszkowanie azotem. Na próbkach osadzono następującą sekwencję warstw C/Ni/Si/Ni/Si o grubościach: C - 3 nm, Ni - 30 nm i Si - 33 nm. Próbki poddano wygrzewaniu w dwóch etapach. W pierwszym wszystkie próbki wygrzano przez 15 min. w 600°C w atmosferze N2 w celu uformowania krzemków. W drugim etapie każdą z próbek poddano wygrzaniu w wyższej temperaturze przez 3 min. też w atmosferze N2. Dokładne warunki wygrzewania próbek oraz wartości oporności podano w tab. 1. Oznaczenia próbek z tab. 1: nsc1_1, nsc1_2 i nsc1_3 będą konsekwentnie stosowane w dalszym tekście. (Coherent Inc., USA) λ = 488 nm oraz jej drugiej harmonicznej λ = 244 nm. Zmotoryzowany stolik (Ludl Electronics, USA) umożliwiał pozycjonowanie próbek z dokładnością 20 nm w kierunkach x lub y o[...]

Struktury fotoniczne na bazie ZnO


  Wprowadzenie fali elektromagnetycznej z zakresu widzialnego do planarnej struktury światłowodowej o grubości kilkuset nanometrów wymaga rozwiązań technicznych o dużej sprawności oraz powtarzalności. W praktyce wykorzystywane są dwa rozwiązania techniczne pozwalające na wprowadzenie światła do struktury światłowodu planarnego są to: sprzęgacz pryzmatyczny lub struktury fotoniczne ze sprzęgaczami siatkowymi [1, 2]. Wprowadzenie fali elektromagnetycznej z zakresu widzialnego z wykorzystaniem sprzęgacza pryzmatycznego ma jednak pewne wady. Po pierwsze wymaga zapewnienia kontaktu optycznego pomiędzy pryzmatem a warstwą falowodową, wykorzystując układ mechaniczny. Po drugie pobudzenie modu falowodowego może nastąpić jeżeli składowe wektora falowego na kierunku propagacji w pryzmacie i warstwie falowodowej są identyczne i odpowiadają jednej z możliwych stałych propagacji w warstwie falowodowej [1]. Aby spełnienie tego warunku było możliwe światło należy wprowadzać pod określonym kątem (synchronicznym) oraz współczynnik załamania pryzmatu np musi być większy niż współczynnik załamania warstwy falowodowej nw. Ma to duże znaczenie w przypadku struktur wykonanych z materiałów o dużym współczynniku załamania. Szczególnie dla struktur światłowodów planarnych wykonanych w oparciu o półprzewodniki szerokoprzerwowe, których współczynnik załamania jest duży n ~ 2. Zastosowanie sprzęgacza pryzmatycznego powoduje również, że uzyskana struktura jest strukturą trójwymiarową trudną do miniaturyzacji. Bardzo interesującym rozwiązaniem technicznym pozwalającym na wprowadzenie fali elektromagnetycznej z zakresu widzialnego do światłowodu planarnego są struktury fotoniczne ze sprzęgaczami siatkowymi [3, 4]. Struktura fotoniczna ze sprzęgaczem siatkowym wykonana jest jako periodycz[...]

Struktury hybrydowe oraz struktury sensorowe na bazie ZnO


  W strukturach sensorowych opartych o układy optyki zintegrowanej podstawowym zagadnieniem jest wprowadzenie fali elektromagnetycznej generowanej ze źródła światła np. lasera półprzewodnikowego do struktury falowodowej [1, 2]. Wiąże się to z przekształceniem objętościowej fali elektromagnetycznej generowanej przez źródło światła do fali elektromagnetycznej propagującej się w strukturze falowodowej [3, 4]. Interesującymi metodami wprowadzania i wyprowadzania światła do oraz ze struktury są między innymi: sprzęgacz pryzmatyczny lub struktury fotoniczne ze sprzęgaczami siatkowymi [5, 6, 7]. Tlenek cynku (ZnO), na bazie którego zostały wykonane powyższe struktury, należy do materiałów półprzewodnikowych grupy II -VI, charakteryzuje się dużą wartością przerwy energetycznej Eg ~ 3,3 eV, jest także materiałem przezroczystym w zakresie widzialnym widma λ > 380 nm [8, 9]. Istotną właściwością ZnO, pod kątem zastosowania tego materiału w strukturach i układach optyki zintegrowanej, jest wartość współczynnika załamania światła na poziomie n ~ 2,0 w zakresie widzialnym [10]. Układ wejścia wyjścia dla światła na bazie struktury hybrydowej W badaniach, których rezultaty zostaną przedstawione poniżej została zaproponowana koncepcja hybrydowego układu wejścia- wyjścia dla fali elektromagnetycznej z zakresu widzialnego i około widzialnego do i ze struktury falowodu planarnego. Jako układ wejścia sprzęgający światło do struktury falowodowej został zastosowany sprzęgacz pryzmatyczny. Jako układ wyjścia dla światła ze struktury falowodowej została zastosowana struktura fotoniczna ze sprzęgaczami siatkowymi o okresie przestrzennym siatki Λ. Schemat ideowy zaproponowanej oraz badanej struktury hybrydowej przedstawiony jest na rys. 1. Wprowadzenie światła do struktury falowodowej poprzez sprzęgacz pryzmatyczny może nastąpić, gdy składowe wektora falowego na kierunku propagacji w pryzmacie oraz w warstwie falowodowej są zgodne i odpowiada[...]

Nanostemplowanie w zastosowaniu do wytwarzania struktur fotonicznych w GaN


  Azotek galu jest atrakcyjnym materiałem do zastosowań w przyrządach elektronicznych wysokich mocy i dużych częstotliwości oraz zaawansowanych aplikacjach optoelektronicznych [1-3]. Duża odporność chemiczna tego materiału z jednej strony sprawia, że urządzenia mogą pracować w agresywnym środowisku, z drugiej strony utrudnia jego strukturyzację. W przypadku struktur fotonicznych, charakteryzujących się periodycznością, perspektywiczną techniką jest nanostemplowanie. Umożliwia ono wykonanie dużej ilości procesów w krótkim czasie przy uzyskaniu wzorów o wymiarach sięgających 20 nm. Ideą procesu nanostemplowania w trybie Th-NIL jest mechaniczne odciśnięcie wzoru stempla w warstwie rezystu ogrzewanego powyżej temperatury zeszklenia Tg (ang. Glass Transition Temperature), a następnie chłodzonego w celu utrwalenia powstałego odcisku. W przypadku trybu UV, etapem odpowiadającym za utrwalenie powstałego odcisku jest promieniowanie UV, dzięki któremu następuje usieciowanie użytego rezystu. Do transferu submikrometrowych wzorów w głąb azotku galu wykorzystuje się technikę trawienia w plazmie o wysokiej gęstości ICP (ang. Inductive Coupled Plasma). Najszerzej stosowana jest plazma chlorowa oraz jej warianty z domieszką trójchlorku boru [4-6], azotu [7] czy argonu [8, 9]. Celem prezentowanej pracy było opracowanie technologii strukturyzacji GaN technikami nanostemplowania oraz trawienia ICP. Planując badania określono następujące kryteria oceny procesów: - profil trawienia możliwie najbardziej anizotropowy; - szybkość trawienia powyżej 100 nm/min (niższe szybkości powodują wydłużenie czasów trawienia struktur o głębokościach powyżej 1000 nm); - chropowatość wytrawionej powierzchni (RMS) poniżej 20 nm. Eksperyment W eksperymencie wykorzystano trzy rodzaje azotku galu o orientacji (0001): warstwy epitaks[...]

Badania strukturalne warstw węglowych w kontaktach omowych - porównanie widm ramanowskich obserwowanych od strony warstwy krzemkowej oraz podłoża z węglika krzemu


  Węglik krzemu (SiC) jest postrzegany jako znakomity materiał do wyrobu układów półprzewodnikowych pracujących w zakresie wysokich mocy, częstości i temperatur. Powodem takiej oceny przydatności SiC są następujące właściwości fizyczne: dobre przewodnictwo cieplne, wysokie krytyczne pole elektryczne oraz łatwa metoda wytwarzania warstwy dielektrycznej polegająca na powierzchniowym utlenianiu [1, 2]. Jednym z istotnych aspektów zastosowań SiC jest produkcja kontaktów omowych z małą rezystywnością [3]. Technologia wytwarzania kontaktów omowych polega na osadzeniu warstwy metalicznej na podłożu z węglika krzemu, a następnie na wygrzaniu tak otrzymanego układu w wysokiej temperaturze [4, 5]. Nikiel jest prawdopodobnie najczęściej stosowanym metalem w technologii wytwarzania kontaktów omowych. Rezystywność kontaktów otrzymywanych za pomocą niklu wynosi ~ 10-6 Ω cm2 [4]. Oddziaływanie struktur węglowych z podłożem z węglika krzemu było obserwowane za pomocą rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej oraz rozproszenia Ramana [6]. Właściwości kontaktów omowych są determinowane przez grafitowe ziarna o wielkości rzędu nanometra, które powstają podczas procesu wygrzewania. Wyjściowa postać warstwy węglowej: węgiel amorficzny lub molekuła C60, nie ma wpływu na właściwości formowanego kontaktu [6, 7]. Termiczna dekompozycja SiC prowadzi do powstania na jego powierzchni warstwy węglowej o wzajemnym ułożeniu płaszczyzn grafenowych typu ABC [8]. Wygrzewanie w temperaturze 800°C lub wyższej powoduje zmiany strukturalne w ziarnach węglowych położonych na powierzchni SiC. Przedstawione w pracy badania koncentrują się na widmach ramanowskich wzbudzanych promieniowaniem widzialnym. Dzięki braku absorpcji w SiC dla tego zakresu spektralnego możliwe było porównanie wyników otrzymanych dla obserwacji prowadzonych od strony warstwy krzemkowej oraz podłoża z węglika krzemu. Warunki eksperymentalne Próbki Technologia wykonania oraz właściwo[...]

 Strona 1  Następna strona »