نانو پارچه : آبگریز | ضد آب | ضد لک
اسفند ۱۲, ۱۳۹۴
رسوب شیمیایی بخار
فروردین ۱۵, ۱۳۹۵
ليتوگرافي در مقياس نانوReviewed by مدیر on Mar 22Rating:

لیتوگرافی در مقیاس نانو
کلمه لیتوگرافی در اصل به معنی ساخت اشیاء از سنگ است. لیتوگراف یک تصویر است که از حکاکی یک طرح روی سنگ بدست می‌آید. بدین منظور ابتدا طرح با مرکب روی سنگ کشیده شده و سپس با قرار دادن سنگ روی کاغذ و فشار دادن آن، طرح روی کاغذ چاپ می‌شود.
در مقیاس کوچک نیز انواع مختلفی از لیتوگرافی بکار برده شده است. به عنوان مثال برای تولید تراشه‌های کامپیوتری، از لیتوگرافی اپتیکی یا پرتوایکس استفاده می‌کنند. در این مورد با توجه به شکل تراشه مورد نظر، با استفاده از روش‌های شیمیایی، یک ماسک از طرح تراشه تولید شده و سپس پرتو لیزر از روی ماسک عبور کرده و ساختارهای دقیق تراشه را روی سطح مشخصی می‌سازد.
برای لیتوگرافی در مقیاس نانو نمی‌توان از نور مرئی استفاده کرد، چون طول موج نور مرئی حداقل ۴۰۰ نانومتر است، بنابراین ساختارهای کوچکتر از ۴۰۰ نانومتر را با استفاده از این روش نمی‌توان ایجاد نمود.
با این وجود، روش‌های مختلفی برای لیتوگرافی در مقیاس کوچک وجود دارد، یکی از روش‌های ساده و در عین حال ظریف، لیتوگرافی مهر زنی در مقیاس میکرو است. در این روش مثل روش مهر زدن معمولی به وسیله استامپ، عمل می‌شود. طرح مورد نظر روی سطح لاستیکی حکاکی شده (در این مورد از پلیمرهای سیلیکون/ اکسیژنی شبه لاستیکی استفاده می‌شود)، سپس سطح این لاستیک با یک نوع جوهر مولکولی آغشته می‌شود. جوهر می‌تواند روی سطح دیگری برگردانده شود و طرح مورد نظر را ایجاد نماید. این سطح می‌تواند یک فلز، پلیمر، اکسید یا هر سطح دیگری باشد. مهر زدن در مقیاس کوچک علیرغم پیچیده بودن، بسیار کم هزینه است و می‌تواند برای تولید کپی‌های زیادی بکار رود. اصولاً، مهرها در مقیاس بیش از میکرون (۱۰۰۰ نانومتر) کار می‌کنند، اما پیشرفت‌های اخیر، کاربرد آنها را تا مقیاس نانومتر توسعه داده است.
نانولیتوگرافی قلم غوطه‌ور شده (DPN)
یک راه برای تولید ساختارهای دلخواه روی سطوح، نوشتن آن‌هاست. درست مشابه خطی که با خودکار روی کاغذ کشیده می‌شود. برای تولید چنین خطوطی در مقیاس نانون، یک نانوخودکار نیاز است. خوشبختانه، نوک پروپ میکروسکوپ‌های نیروی اتمی ، نانوخودکارهای ایده‌آلی برای این کار هستند. اصول نانولیتوگرافی قلم غوطه‌وری شده (DPN) در شکل (۱-۴) نشان داده شده است. در DPN مخزن جوهر (اتم‌های یا مولکول‌ها) در بالای نوک پروب روبشی قرار داده شده است و روی سطح نشانده می‌شود.

شکل (۱-۴). عملیات DPN با استفاده از نوک پروب میکروسکوپ نیروی اتمی آغشته به مولکول‌های جوهر (آب)
DPN توسط چدمیرکین و همکارانش در آمریکا توسعه یافت. این روش مزایای زیادی دارد. از مهمترین مزیت‌های این روش آن است که اولاً اکثر مواد می‌تواند به عنوان نانوجوهر استفاده شوند و بسیاری از سطوح را می‌توان با این روش حکاکی نمود. همچنین از DPN برای ساخت تقریباً هر نوع ساختاری چه ساده چه پیچیده می‌توان استفاده کرد چرا که دستکاری کردن سطح با نوک میکروسکوپ نیروی اتمی، کار ساده‌ای است. این امر روش DPN را یکی از بهترین گزینه‌های تولید ساختارهای پیچیده در حجم‌های کوچک نموده است. مشکل عمده این روش، سرعت پائین آن است.
لیتوگرافی با پرتوهای الکترونی
همان‌طور که قبلاً اشاره شد، محدودیتی که در مورد لیتوگرافی‌های بر پایه نورهای معمولی وجود دارد آن است که نمی‌توان ساختارهای کوچکتر از طول موج نور را ایجاد نمود. حتی اگثر بتوان از نورهای با طول موجب بسیار کوچک استفاده کرد، باز هم مشکلات دیگری وجود دارند. نورهای با طول موج کوچکتر انرژی بیشتری دارند و این امر می‌تواند باعث آسیب رسیدن به ساختارهای تولیدی با این روش شود. درست مثل این است که بخواهیم باغچه را با استفاده از ماشین آتش‌نشانی آبیاری کنیم!
راه‌حل پیشنهاد شده برای رفع این مشکل، استفاده از الکترون‌ها بجای نور مرئی است. شکل (۱-۵) دو الکترود را نشان می‌دهد که با استفاده از لیتوگرافی اشعه الکترونی تولید شده‌اند.

شکل (۱-۵). دو الکترود تهیه شده توسط لیتوگرافی اشعه الکترونی. خط نازک افقی در تصویر یک نانولوله کربنی است.
لیتوگرافی با استفاده از کره‌های نانومتری
اگر تعدادی گلوله شیشه‌ای هم‌اندازه روی یک تخته در کنار هم قرار گیرند و تا جایی که امکان دارد بهم بچسبند، یک گروه متحد را تشکیل می‌دهند که در آن هر گلوله شیشه‌ای با ۶ گلوله دیگر احاطه شده است. اگر این مجموعه از بالا توسط رنگ اسپری شود و سپس گلوله‌ها از تخته کنار بروند، طرحی مثل نقاط نقاشی شده روی تخته مشاهده می‌شود. هر نقطه دارای شکلی شبیه مثلث می‌باشد که اضلاع آن مقعر است. حال اگر گلوله‌های شیشه‌ای در مقیاس نانو باشند، نقاط بوجود آمده هم در مقیاس نانو خواهند بود. این روش، لیتوگرافی با استفاده از کره‌های نانومتری یا NSL نامیده می‌شود. شکل (۱-۶) نقاط فلز نقره را نشان می‌دهد که به وسیله گروه Rick Van Duyne توسط همین روش تولید شده است.
این روش خصوصیات بارزی دارد از جمله، تخته‌ها (سطوح) و رنگ‌های (فلزات، مولکول‌ها) زیادی می‌توانند استفاده شوند و لایه‌های مختلفی از رنگ (مولکول‌ها) می‌توانند بطور متناوب روی نقاط مورد نظر قرار گیرد.

error: Content is protected !!