以表面刻寫技術設計製造三維奈米結構
- 上線日期：2012/6/23 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
由摩爾多瓦(Moldova, 獨立國協之一)、澳洲、德國及法國共同組成的研究團隊最近利用聚焦離子束(focused ion beam, FIB)，開發出一種在氮化鎵(gallium nitride, GaN)材料中製造三維奈米結構的新方法。這項技術是以聚焦離子束直接在氮化鎵表面寫入負電荷，接著以光電化學(photoelectrochemical, PEC)蝕刻樣本，在控制下製作奈米薄膜以及支撐用的奈米柱。氮化鎵是寬能隙半導體，廣泛應用於電子及光電產品中，例如發光二極體及雷射。此材料同時還有壓電性，因此橋狀氮化鎵薄膜亦可望應用在奈米機電系統(NEMS)中。
摩爾多瓦科學院與摩爾多瓦科技大學的Ion Tiginyanu等人最近提出一種新方法，可製作氮化鎵奈米薄膜以及用來支撐薄膜的氮化鎵貫穿式差排threading-dislocation)鬚狀結構。作法是利用聚焦離子束定義出圖形，接著以蝕刻法去除氮化鎵塊材的磊晶層，僅留下帶負電的差排網絡及與其相連的表面薄膜，最後再以紫外光蝕刻掉此鬚狀結構，在空間中留下無支撐的薄膜。
研究團隊先以能量30 keV通量為1013 cm-2的聚焦鎵離子束作用於樣本表面選定的部份，其他區域則施以通量較低的離子束。低通量處理會在局部感應生成負電荷，負電荷能有效保護表層不受後續的光電化學蝕刻，不過此區域對紫外光線仍維持透明，因此仍然可對其深層進行蝕刻，製造出支撐用的奈米柱/壁結構。而高通量處照射過的區域由於在材料中製造許多晶格缺陷，對紫外光變得不透明，因此底下的材料能免於光電化學蝕刻。
該團隊估計此奈米薄膜的厚度約為15 nm大約是30 keV鎵離子束能穿透的距離。Tiginyanu表示，這種無光罩的製程能在氮化鎵樣本中製作出奈米支撐結構與懸跨其上的奈米薄膜，而藉由改變聚焦離子束的強度便能控制薄膜的厚度。此技術能用在氮化鎵材料中製造出3維的奈米結構，有助於製造奈米微機電系統及光電元件所需的材料。詳見Physica Status Solidi – Rapid Research Letters | DOI: 10.1002/pssr.201206020。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/49261
譯者:丁逸勳(台灣海洋大學材料工程研究所)
責任編輯:蔡雅芝
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