2. Контактное формирование нанорельефа.

Контактное формирование нанорельфа представляет собой технологический процесс формирования заданного микрорельефа поверхности.

Контактное формирование нанорельефа основано на воздействии зонда (СТМ или ACM) на поверхность подложки при их механиче­ском взаимодействии. В этом случае зонд может быть использован в качестве микромеханического инструмента для обработки подложки.

Существуют различные методики контактного формирования на­норельефа.

Для выравнивания поверхности подложки разработана методика использования адсорбата газа, находящегося на поверхностях зонда и подложки. Условие сохранения формы зонда можно записать в виде:

τ_з = К∙τ_п

где τ_з — напряжение пластической деформации зонда (для вольф­рама 8,9∙10⁹ Н/см²), τ_п — напряжение пластической деформа­ции подложки (для подложки из олова τ_п ≈ 1,1 • 10⁹ Н/см²), К — коэффициент запаса динамической прочности зонда, который при­мем равным К = 4.

Если вертикально расположенный сканер с К = 4 работает в ко­лебательном режиме с частотой f (10² Гц) и амплитудой колебаний d (10^-7 см = 1 нм), то максимальная сила воздействия на подложку F определяется выражением

где М — масса сканера с зондом, обычно она составляет примерно 5 г.

Условие деформации подложки и сохранения зонда записывается в виде

τ_з > >τ_п

где R — усредненный радиус касания зонда с подложкой.

При пластической деформации подложки в процессе касания зонда происходит выдавливание адсорбата из области соприкоснове­ния. Время выдавливания адсорбата оценивается величиной порядка 0.5 мс. Этого достаточно, чтобы предотвратить непосредственное ка­сание зонда с подложкой. Время выдавливания адсорбата увели­чивается при наличии пленок окислов на поверхности элект­родов.

Используют выравнивание участка поверхности, например пленки золота, методом контактного «выглаживания». Гладкие подложки удается получить путем сканирования при вертикальной модуляции зонда на частоте порядка 1 кГц.

В технике контактного формирования нанорельефа по верхности подложек предпочтительно использовать зонды с алмаз­ными остриями. Для этого кристаллы алмаза легируют соответству­ющими примесями для получения достаточной их проводимости.

3. Бесконтактное формирование нанорельефа.

Бесконтак­тное формирование нанорельфа представляет собой технологиче­ский процесс создания на поверхности металлических подложек заданных наноструктур.

К таким наноструктурам могут быть отнесены, например, от­дельные бугорки на поверхности. В определенной системе наличие такого бугорка означает один бит информации, а его отсутствие, со­ответственно, ноль.

Локальная деформация подложки может быть осуществлена раз­личными путями. Одним из них является воздействие зонда СТМ путем создания механического напряжения σ за счет электро­статического поля E :

σ=ε∙ε₀∙E²/2

где ε — диэлектрическая проницаемость среды между зондом и под­ложкой, ε₀— диэлектрическая проницаемость вакуума, E — на­пряженность электрического поля.

Существует понятие электростатического поля порога пластиче­ской деформации E₀ : E₀= 2.l∙10³∙ τ^0.5 В/см, где τ — механическое напряжение, при котором начинается пластическая деформация.

Другой способ заключается в локальном тепловыделении при прохождении больших плотностей тока через поверхность подлож­ки. Возможны методы «холодной» деформации подложек, основан­ные на поверхностной диффузии атомов подложки в неоднородных электрических полях.

В методе бесконтактного формирование нанорельефа целесооб­разно использовать переменное гармоническое электрическое поле на частотах, лежащих в мегагерцевом диапазоне, в котором исклю­чается возникновение перемычек между зондом и подложкой.