supermaterialer bloghoved

De kære studerende har ætset os i silicium

Ok. Jeg har arbejdet med elektronstrålelitografi i omkring 27 år, og synes sørme stadig at det er fascinerende at man kan tegne nanostrukturer med opløsning ned til 10 nm ved at skyde på et stykke plastik med elektroner. Jeg underviser sammen med min gamle våbenbror Anders Kristensen i nanolitografi. Og tænk, blandt de mange mønstre som de studerende havde designet under kynding hjælp fra postdoc Lene Gammelgaard dukkede nogle designs op vi ikke helt havde regnet med at se.

Mønstret er tegnet med en 4 nm bred elektronstråle på PMMA (polymethyl methacrylat, også kaldet plexiglas), der efter fremkaldelse i et organisk opløsningsmiddel har fine huller ned til silicium skiven, der hvor PMMA'en blev bestrålet. Efter en kort æts af siliciumskiven, træder mønstrene tydeligt frem.

En af de studerende, Tobias Willemoes Jensen, havde skrevet en algoritme der konverterede gråtoner til en tilfældigt antal prikker med en tæthed proportional med hver pixels gråtone, og resultatet af dette eksperimentelle "nanoæts" (en traditionel litografisk metode) er portrætter med samme bredde som et hår, nemlig ca. 50 µm - her er det så os tre læreres fjæs man kan beundre. Billedet er taget med et scanning elektron mikroskop (SEM). Vi spekulerede også på om man ville kunne lave et mønster som gav forskellige billeder alt efter om det er secondary eller backscatter detektoren man bruger til at tage billedet med(*). Og selvfølgeligt hvor lille man ville kunne lave portrættet hvis man virkelig prøver!

Illustration: NANOLITHOGRAPHY 2020 team - Tobias, Carlos, Xiadong, Victor, Narwan, Paolo, Jiordi, Søren, Morgane, Vasiliki, Mathias, Emil

Tak for snapshotsene!

Kurset er fuld skrue intensivt 3 uger med 9-17 undervisning hver dag, hvor de lærer om teoretisk og praktisk nanolitografi - især elektronstrålelitografi og nanoimprint litografi - men der er også tid til at lege (det er jo alvor).

(*)De primære elektroner er dem som elektronmikroskopet hamrer ned i overfladen med en kinetisk energi svarende til et sted mellem 2 og 5 kiloelektronvolt (ca 30000 km i sekundet). De bonker ind i de tunge atomkerner (som ændrer deres bane meget) og andre elektroner (som ændrer deres bane i mindre grad). De primære elektroner der når tilbage til overfladen ved hjælp af en eller flere "backscattering" på atomkerner, kan fanges af backscatter detektoren, mens de elektroner, der selv blev ramt af en primær elektron (og altså bliver kaldt "sekundære"), fanges af "secondary electron detektor". Det får man ret forskellige billeder ud af, men opløsningen af et SEM kan være helt ned til få nanometer - selvom det som regel er 10 nanometer eller mere.

Peter Bøggild er professor i nanoteknologi på DTU. På bloggen Supermaterialer skriver han om stort, småt og tusind gange mindre.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det kan man... og det med en fraktal er en skæg ide. Vi har et projekt hvor vi skal studere hvordan THz-stråling bliver påvirket af hvorvidt en krystal (f.eks. grafen :) er polykrystallinsk. Man kan nemlig måle ledningsevnen af tyndfilm med THz pulser, uden overhovedet at røre ved dem... og hvis der er krystaldomæner, bliver elektronerne (som bliver skubbet af THz feltet) reflekteret fra domænegrænserne og sendt tilbage i den modsatte retning - det er vi meget interesseret i at kunne måle!! Så er det nærliggende at "tegne" nogle kunstige "krystaldomæner" med helt velkendte former og størrelser med elektronstrålelitografi. Der kommer så en utilsigtet polariseringseffekt, hvis vi laver en helt masse rektangler på rad og række - ligesom et pol-filter i et kamera - vi tænker at dette kan elimineres hvis vi undlader at bruge periodiske strukturer. Her giver det måske mere mening at lave bruge kvasikrystaller eller måske eksperimentere med fraktale domænestrukturer... jeg har tænkt på kvasikrystaller, men ikke før nu på fraktale... hm... jeg er netop helt vild med fraktaler, og jeg vil da lige fundere om der kunne være noget spændende og måske ligefrem noget nyttigt ved at bruge fraktale absorbere til elektromagnetisk stråling. Det lyder som en slags metamateriale som der helt sikkert er nogen der har leget med... . (nu googler jeg lige lidt)...... .... hm....... jo sgu så: https://www.sciencedirect.com/science/arti... ... det er helt klart en interessant ide. Jeg ved endnu ikke hvad vi ville lære eller opnå, men det kan være ... her står noget om cloaking. Jamenaltså, det er da helt sikkert noget vi skal se på. Det kan være at vi laver en fraktal til dig næste gang vi holder kurset, eller måske før, hvis ikke vi kan vente. Fraktale metamaterialer... omend ikke andet, lyder det ret cool!!!!!

  • 1
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten