نانو پارچه : آبگریز | ضد آب | ضد لک
مارس 2, 2016
رسوب شيميايي بخار
آوریل 3, 2016
ليتوگرافي در مقياس نانوReviewed by مدیر on Mar 22Rating:

ليتوگرافي در مقياس نانو
كلمه ليتوگرافي در اصل به معني ساخت اشياء از سنگ است. ليتوگراف يك تصوير است كه از حكاكي يك طرح روي سنگ بدست مي‌آيد. بدين منظور ابتدا طرح با مركب روي سنگ كشيده شده و سپس با قرار دادن سنگ روي كاغذ و فشار دادن آن، طرح روي كاغذ چاپ مي‌شود.
در مقياس كوچك نيز انواع مختلفي از ليتوگرافي بكار برده شده است. به عنوان مثال براي توليد تراشه‌هاي كامپيوتري، از ليتوگرافي اپتيكي يا پرتوايكس استفاده مي‌كنند. در اين مورد با توجه به شكل تراشه مورد نظر، با استفاده از روش‌هاي شيميايي، يك ماسك از طرح تراشه توليد شده و سپس پرتو ليزر از روي ماسك عبور كرده و ساختارهاي دقيق تراشه را روي سطح مشخصي مي‌سازد.
براي ليتوگرافي در مقياس نانو نمي‌توان از نور مرئي استفاده كرد، چون طول موج نور مرئي حداقل 400 نانومتر است، بنابراين ساختارهاي كوچكتر از 400 نانومتر را با استفاده از اين روش نمي‌توان ايجاد نمود.
با اين وجود، روش‌هاي مختلفي براي ليتوگرافي در مقياس كوچك وجود دارد، يكي از روش‌هاي ساده و در عين حال ظريف، ليتوگرافي مهر زني در مقياس ميكرو است. در اين روش مثل روش مهر زدن معمولي به وسيله استامپ، عمل مي‌شود. طرح مورد نظر روي سطح لاستيكي حكاكي شده (در اين مورد از پليمرهاي سيليكون/ اكسيژني شبه لاستيكي استفاده مي‌شود)، سپس سطح اين لاستيك با يك نوع جوهر مولكولي آغشته مي‌شود. جوهر مي‌تواند روي سطح ديگري برگردانده شود و طرح مورد نظر را ايجاد نمايد. اين سطح مي‌تواند يك فلز، پليمر، اكسيد يا هر سطح ديگري باشد. مهر زدن در مقياس كوچك عليرغم پيچيده بودن، بسيار كم هزينه است و مي‌تواند براي توليد كپي‌هاي زيادي بكار رود. اصولاً، مهرها در مقياس بيش از ميكرون (1000 نانومتر) كار مي‌كنند، اما پيشرفت‌هاي اخير، كاربرد آنها را تا مقياس نانومتر توسعه داده است.
نانوليتوگرافي قلم غوطه‌ور شده (DPN)
يك راه براي توليد ساختارهاي دلخواه روي سطوح، نوشتن آن‌هاست. درست مشابه خطي كه با خودكار روي كاغذ كشيده مي‌شود. براي توليد چنين خطوطي در مقياس نانون، يك نانوخودكار نياز است. خوشبختانه، نوك پروپ ميكروسكوپ‌هاي نيروي اتمي ، نانوخودكارهاي ايده‌آلي براي اين كار هستند. اصول نانوليتوگرافي قلم غوطه‌وري شده (DPN) در شكل (1-4) نشان داده شده است. در DPN مخزن جوهر (اتم‌هاي يا مولكول‌ها) در بالاي نوك پروب روبشي قرار داده شده است و روي سطح نشانده مي‌شود.

شكل (1-4). عمليات DPN با استفاده از نوك پروب ميكروسكوپ نيروي اتمي آغشته به مولكول‌هاي جوهر (آب)
DPN توسط چدميركين و همكارانش در آمريكا توسعه يافت. اين روش مزاياي زيادي دارد. از مهمترين مزيت‌هاي اين روش آن است كه اولاً اكثر مواد مي‌تواند به عنوان نانوجوهر استفاده شوند و بسياري از سطوح را مي‌توان با اين روش حكاكي نمود. همچنين از DPN براي ساخت تقريباً هر نوع ساختاري چه ساده چه پيچيده مي‌توان استفاده كرد چرا كه دستكاري كردن سطح با نوك ميكروسكوپ نيروي اتمي، كار ساده‌اي است. اين امر روش DPN را يكي از بهترين گزينه‌هاي توليد ساختارهاي پيچيده در حجم‌هاي كوچك نموده است. مشكل عمده اين روش، سرعت پائين آن است.
ليتوگرافي با پرتوهاي الكتروني
همان‌طور كه قبلاً اشاره شد، محدوديتي كه در مورد ليتوگرافي‌هاي بر پايه نورهاي معمولي وجود دارد آن است كه نمي‌توان ساختارهاي كوچكتر از طول موج نور را ايجاد نمود. حتي اگثر بتوان از نورهاي با طول موجب بسيار كوچك استفاده كرد، باز هم مشكلات ديگري وجود دارند. نورهاي با طول موج كوچكتر انرژي بيشتري دارند و اين امر مي‌تواند باعث آسيب رسيدن به ساختارهاي توليدي با اين روش شود. درست مثل اين است كه بخواهيم باغچه را با استفاده از ماشين آتش‌نشاني آبياري كنيم!
راه‌حل پيشنهاد شده براي رفع اين مشكل، استفاده از الكترون‌ها بجاي نور مرئي است. شكل (1-5) دو الكترود را نشان مي‌دهد كه با استفاده از ليتوگرافي اشعه الكتروني توليد شده‌اند.

شكل (1-5). دو الكترود تهيه شده توسط ليتوگرافي اشعه الكتروني. خط نازك افقي در تصوير يك نانولوله كربني است.
ليتوگرافي با استفاده از كره‌هاي نانومتري
اگر تعدادي گلوله شيشه‌اي هم‌اندازه روي يك تخته در كنار هم قرار گيرند و تا جايي كه امكان دارد بهم بچسبند، يك گروه متحد را تشكيل مي‌دهند كه در آن هر گلوله شيشه‌اي با 6 گلوله ديگر احاطه شده است. اگر اين مجموعه از بالا توسط رنگ اسپري شود و سپس گلوله‌ها از تخته كنار بروند، طرحي مثل نقاط نقاشي شده روي تخته مشاهده مي‌شود. هر نقطه داراي شكلي شبيه مثلث مي‌باشد كه اضلاع آن مقعر است. حال اگر گلوله‌هاي شيشه‌اي در مقياس نانو باشند، نقاط بوجود آمده هم در مقياس نانو خواهند بود. اين روش، ليتوگرافي با استفاده از كره‌هاي نانومتري يا NSL ناميده مي‌شود. شكل (1-6) نقاط فلز نقره را نشان مي‌دهد كه به وسيله گروه Rick Van Duyne توسط همين روش توليد شده است.
اين روش خصوصيات بارزي دارد از جمله، تخته‌ها (سطوح) و رنگ‌هاي (فلزات، مولكول‌ها) زيادي مي‌توانند استفاده شوند و لايه‌هاي مختلفي از رنگ (مولكول‌ها) مي‌توانند بطور متناوب روي نقاط مورد نظر قرار گيرد.

error: Content is protected !!