Only Perception: 「電壓構圖」可能是奈米結構微影術的下一步

2009-03-04

「電壓構圖」可能是奈米結構微影術的下一步

'Voltage Patterning' could be next step in nanostructure lithography
http://www.physorg.com/news155208596.html

By Miranda Marquit, March 2nd, 2009

(PhysOrg.com) -- "這些日子裡你所想要的是奈米結構的精確控制。利用光罩與光學技術，是有可能控制奈米結構如何為了某些實際應用來生長，" David Field 表示。"這已經在矽裝置中辦到。然而，若使用較軟的材質則會有點困難。在使用一種新的構圖（patterning，那對於某些材料有效）方法後，我們的研究將使其成為可能。"

Field，丹麥 Aarhus 大學的科學家，將這種新的可能性稱為「電壓構圖（voltage patterning）」。連同 Aarhus 的同儕：Balog, Cicman 與 Jones 一起研究，Field 相信，最近一項實驗的結果，那在金基質上顯示出多層 N2O（一氧化二氮，笑氣也，玩車的人應該知道 NOS）的自發性偶極排列（spontaneous dipole alignment），將導致一些奈米技術應用（他們已為電壓構圖背後的原理申請了專利）。他們的研究出現在 Physical Review Letters 之中：《Spontaneous Dipole Alignment in Films of N2O》。

"我們所做的是，" Field 解釋，"轟炸固體上的電子看看發生什麼事。我們使用非常低的能量 -- 沒有人曾以成層的 N2O 做過。" 當他們將電子（使用 Aarhus 的同步加速器，ASTRID）側傾（careening）通過金送入 N2O 薄膜中後，他們所發現的東西讓他們感到驚訝。這顯示 N2O 自發取得一個正電荷。我們認為這必定起因於偶極排列。"

"絕大多數的科學家所用的電流比目前我們所用的要大上千倍，而這就是為何之前未曾見過之故，" Field 說。"這麼大的電流將摧毀我們在數秒之內所看見的效應。我們所使用的超低電流 -- 飛安培（femtoamps，1 x 10^-15 amp）-- 以極小的偶極排列進行干涉。"

在修改此設置的各個方面，例如粗細與沈積溫度後，在系統表現的方式中，創造出非常明顯的效應。

"我們發現，你得要有一定的厚度讓電荷出現，" Field 解釋。"一旦我們達到一定厚度，電壓將開始隨著薄膜的厚度增加。我們也發現，當我們增加溫度時，較薄的薄膜會出現電壓。然而，在較低溫度下，一旦你有厚度足夠的薄膜時，電壓開始上升的速度將比更高溫度快。你可以達到 5 伏特！"

"雖然這種行為有點複雜，不過該系統的表現真的很守規矩，而且能複製到毫伏的程度，" Field 補充。"我們確信我們看到了一項真正的效應，而不是一種加工品。"

即便 Aarhus 團隊仍未超越最初發現的階段，但潛在應用卻令人振奮， Field 解釋，"以目前的微影術來說，你得要為你想要的奈米結構一個位元接著一個位元地創造圖案。電壓構圖的潛力是，你可以用光罩在 N2O 上留下圖案，將光罩移除，接著所你引進的其他分子將被吸引到 N2O 所在之處，而圖案則由此構成。效率將非常高。" 他很快重申，這種製程尚未經過測試，不過它確實有為種類廣泛的分子，尤其是生物分子，創造出圖案的未來潛力。

相關應用將包括生物感應器的應用、實驗室晶片（lab on a chip）的應用以及奈米電子照相術（nanoxerography）。"我們需要與那些準備要更全面發展此技術的業界人士合作，以實作我們已證明的原理。"

※ 相關報導：

＊ Spontaneous Dipole Alignment in Films of N2O
http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.102.073003