氦離子束雕琢出石墨片元件
- 上線日期：2009/6/30 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國科學家發展出一種非接觸式的石墨片(graphene)蝕刻技術。該技術是一種直接蝕刻法，不需要抗蝕劑(resist)或化學/電漿蝕刻，而是以氦離子束(helium ion beam)製作出特徵尺寸小於10 nm的結構。
石墨片是呈蜂巢晶格排列的碳原子所構成的單層平面材料，獨特的電性和力學性質使其自2004年首次登場就吸引來科學家及工程師的目光。上述特性使石墨片具備應用在各種元件中的潛力，範圍從電晶體到單分子偵測器。
大部分的實驗集中在利用石墨片奈米帶(nanoribbon)或量子點製造出石墨片元件。其結構大小通常介於5到50 nm之間，製程上需要先使用電子束曝光顯影，再施以反應式離子蝕刻或化學處理。儘管這些方法可以製造出近原子級的元件，卻會破壞材料結構。例如抗蝕劑會造成石墨片邊緣扭曲變形，而化學方法常產生不規則的石墨片。
哈佛大學的Max Lemme、David Bell與麻省理工學院的同事最近研發出一種新製程。該團隊使用氦離子顯微鏡做為曝光顯影工具，並在石墨片上蝕刻出奈米結構。氦離子束的物質波波長比電子束要小上100倍，因此解析度可低於0.5 nm，使其成為絕佳的高精準曝光顯影蝕刻技術。研究團隊主持人Charles Marcus表示，對單原子厚的石墨片而言，非接觸式的技術是相當關鍵的，因為任何接觸到石墨片表面的物質，例如電子束抗蝕劑或光阻劑都會對材料進行化學摻雜，造成雜質或排列失序。而。
該項技術是目前唯一能夠直接應用於石墨片製程而不會嚴重破壞週遭區域的方法，更可以製造出小於10 nm的結構，不僅能應用在高速電子元件製程中，也提供了新興的量子資訊領域一個實驗平台。單原子厚材料的製程技術有可能因為該技術的控制能力及可預測性而有所突破，甚至因此讓石墨片得以踏入半導體工業的製程技術。詳見arxiv.org/abs/0905.4409。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/39371
譯者:劉家銘(成功大學物理系)
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