Статья

Название статьи ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОЭМИССИОННОЙ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ НА ОСНОВЕ ПЛЕНОК ГРАФЕНА НА КАРБИДЕ КРЕМНИЯ МЕТОДОМ ФОКУСИРОВАННЫХ ИОННЫХ ПУЧКОВ
Автор А.М. Светличный, А.С. Коломийцев, И.Л. Житяев, О.Б. Спиридонов
Рубрика РАЗДЕЛ I. НАНОЭЛЕКТРОНИКА
Месяц, год 09, 2015
Индекс УДК 621.385.21
DOI
Аннотация Рассмотрено изготовление наноразмерных автоэмиссионных структур методом фокусированных ионных пучков (ФИП). Показано, что применение ФИП позволяет формировать структуры автоэмиссионной электроники острийного и планарного типа, а также варьировать геометрические параметры острия в широких пределах. В качестве материалов подложки при формировании автокатодов использованы карбид кремния и плёнки графена на поверхности карбида кремния. Графен получен методом деструкции карбида кремния в вакууме. В статье рассмотрены конструкции автоэмиссионных катодов острийного и планарного типа. Отработаны режимы фор-мирования наноразмерных втоэмиссионных катодов методом локального ионно-лучевого травления ФИП галлия. Разработаны конструкции и изготовлены экспериментальные образцы автоэмиссионных катодов с радиусом закругления острия менее 100 нм. Автоэмиссионные катоды острийного типа изготавливались на подложке карбида кремния с последующим формированием пленок графена на поверхности методом высокотемпературной деструкции. При формировании автоэмиссионных катодов планарного типа с нанометровым межэлектродным расстоянием выявлены технологические ограничения, связанные с соотношением параметров времени травления и тока ионного пучка. Установлено, что для минимизации влияния латерального растравливания топологического рисунка на результат травления, необходимо учитывать форму ионного пучка, описываемую распределением Гаусса, при проектировании и формировании автокатодов. Получены изображения изготовленных автоэмиссионных катодов с помощью растровой электронной (РЭМ) и сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ). Разработана методика исследования параметров автоэмиссионных катодов на основе использования СЗМ. Определены закономерности влияния режимов травления подложек карбида кремния с графеном методом ФИП на геометрические параметры автоэмиссионных наноструктур.

Скачать в PDF

Ключевые слова Автоэлектронная эмиссия; фокусированный ионный пучок; графен; карбид кремния; холодный катод; нанотехнологии.
Библиографический список 1. Le Febre A.J., Abelmann L., Lodder J.C. Field emission at nanometer distances for high-resolution positioning // Journal of Vacuum Science & Technology. – 2008. – Vol. 26. – P. 724-729.
2. Fursey G.N., Petrick V.I., Novikov D.V. Low-threshold field electron emission from carbon nanoclusters formed upon cold destruction of graphite // Technical Physics. – 2009. – Vol. 54, No. 7. – P. 1048-1051.
3. Вартапетов С. Ильичев Э., Набиев Р. и др. Эмиссионная электроника на основе нано- (микро-) структурированных углеродных материалов // Наноиндустрия. – 2009. – № 4. – С. 12-18.
4. Kaushik V., Shukla A.K., Vankar V.D. Improved electron field emission from metal grafted graphene composites // Carbon. – 2013. – Vol. 62. – P. 337-345.
5. Konakova R.V, Okhrimenko O.B., Svetlichnyi A.M. et al. Characterization of the field-emission cathodes based on the graphene films on SiC // Semiconductors. – 2015. – Vol. 49. – Issue 9. – P. 1242-1245.
6. Охрименко О.Б. Конакова Р.В. Светличный А.М и др. Оценка автоэмиссионных свойств наноструктур на основе карбида кремния и графена // Наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии. – 2012. – T. 10, № 2. – С. 335-342.
7. Hibino H., Kageshima H. and Nagase M. Graphene Growth on Silicon Carbide // NTT Technical Review. – 2010. – Vol. 8, No. 8. – P. 1-6.
8. Конакова Р.В., Светличный А.М., Волков Е.Ю. и др. Сравнительные характеристики спектров комбинационного рассеяния света пленок графена на проводящих и полуизолирующих подложках 6H-SiC // Физика и техника полупроводников. – 2013. – Т. 47. – Вып. 6. – С. 802-804.
9. Ageev O.A., Kolomiytsev A.S., Konoplev B.G. Formation of nanosize structures on a silicon substrate by method of focused ion beams // Semiconductors. – 2011. – Vol. 45, Issue 13. – P. 1709-1712.
10. Ageev O.A., Vnukova A.V., Gromov A.L., et al. Analysis of modes of nanoscale profiling during ion-stimulated deposition of W and PT using the method of focused ion beams // Nanotechnologies in Russia. – 2014. – Vol. 9, No. 3-4. – P. 145-150.
11. Агеев О.А., Алексеев А.М., Внукова А.В. и др. Исследование разрешающей способности наноразмерного профилирования методом фокусированных ионных пучков // Российские нанотехнологии. – 2014. – Т. 9, № 1-2. – С. 40-43.
12. Агеев О.А., Коломийцев А.С., Громов А.Л., Ильин О.И. Исследование режимов субмикронного профилирования поверхности подложек кремния методом фокусированных ионных пучков // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 4 (117). – С. 171-180.
13. Алексеев А.Н., Соколов И.А., Агеев О.А. и др. Комплексный подход к технологическому оснащению центра прикладных разработок. Опыт реализации в НОЦ «Нанотехнологии» ЮФУ // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 4 (117). – С. 207-210.
14. Pearton S.J., Chen J.J., Lim W.T. et al. Wet Chemical Etching of Wide Band gap Semiconductors-GaN, ZnO and SiC // ECS Transactions. – 2007. – Vol. 6, Issue 2. – P. 501-512.
15. Svetlichnyi A.M., Ageev O.A., Volkov E.Yv. et al. Modelling of the influence of a pointed field emission cathode design from the silicon carbide with graphene film on the electric field strength // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 752-753. – P. 163-167.
16. Lee S.W. Lee S.S. Yang E.-H. A Study on Field Emission Characteristics of Planar Graphene Layers Obtained from a Highly Oriented Pyrolyzed Graphite Block // Nanoscale Res Lett. – 2009. – Vol. 4 (10). – P. 1218-1221.
17. Коноплев Б.Г., Агеев О.А., Смирнов В.А., Коломийцев А.С., Сербу Н.И. Модификация зондов для сканирующей зондовой микроскопии методом фокусированных ионных пучков // Микроэлектроника. – 2012. – Т. 41, № 1. – С. 47-56.
18. Ageev O.A., Kolomiytsev A.S., Bykov A.V., Smirnov V.A., I.N. Kots Fabrication of advanced probes for atomic force microscopy using focused ion beam // Microelectronics Reliability. – 2015. – No. 55. – P. 2131-2134.
19. Агеев О.А., Ильин О.И., Коломийцев А.С., Коноплев Б.Г., Смирнов В.А. Модификация зондовых датчиков-кантилеверов для атомно-силовой микроскопии методом фокусированных ионных пучков // Нано- и микросистемная техника. – 2011. – № 4. – С. 4-8.
20. Быков А.В., Коломийцев А.С., Полякова В.В., Смирнов В.А. Профилирование зондов для сканирующей зондовой нанодиагностики методом фокусированных ионных пучков // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2014. – № 9 (158). – С. 133-140.

Comments are closed.