Разработка научных основ и физико-технологических режимов трековой нанолитографии на структурах Al2O3/SiO2/Si для систем памяти с высокой плотностью ячеек : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / научный руководитель Ф. Ф. Комаров

Abstract

Объектами исследования являлись экспериментальная установка для исследования процесса прохождения ускоренных ионов через диэлектрические нанопористные мембраны, пористый оксид алюминия с наноразмерными сквозными каналами, оксид кремния с наноразмерными треками. Целью НИР является: исследование фокусирующих и пропускных свойств капиллярных систем различного типа и размера для ионных пучков водорода и гелия с энергиями от 150 до 1500 кэВ и разработка физико-технологических режимов трековой проекционной нанолитографии на структурах анодный окисел алюминия (Al2O3) – диоксид кремния (SiO2) – кремний Методы исследования: электронная микроскопия, регистрация количества ионов, прошедших через одиночные капилляры и капиллярные системы цилиндром Фарадея и подвижным полупроводниковым детектором. В результате выполнения работы: Исследовано влияние топологии мембран Al2O3 с размерами: толщина 40 мкм, диаметр наноканалов (60 – 70) нм, плотность расположения наноканалов – 1,2•10 10 см-2 на параметры прошедшего через ее каналы ионного пучка. Показано, что стравливание барьерного слоя оксида алюминия с тыльной стороны образца и изменение формы и размеров входных и выходных отверстий каналов практически не влияют на угловые характеристики ионного пучка, но увеличивают коэффициент его пропускания через образец. Измерены угловые распределения и коэффициенты пропускания ионов водорода и гелия после прохождения через нанокапилляры на основе Al2 O3 . Показано, что угловая ширина пучка гелия примерно 2,5 раза меньше для протонного пучка, а коэффициент пропускания ионов гелия превышает коэффициент пропускания ионов водорода в 20 раз и достигает 6 % от полного тока ионного пучка, попадающего в капилляры. Установлено, что при плотностях входного тока 0,38•10-6 А/см2 и 1•10-6 А/см2 для ионов гелия и водорода, соответственно, прекращается увеличение выходного тока с ростом величины входного тока, что обусловлено зарядкой поверхности образца, в результате которой происходит запирание каналов для части ионного пучка. Определены режимы ионного облучения, при которых формируются скрытые треки в SiO2. Определены режимы травления треков для образования наноразмерных каналов. Показано, что облучение SiO2 дозами быстрых ионов (1 – 5)•10 10 см-2 приводит к формированию капилляров неправильной формы и высокоразвитой поверхностью, что обусловлено эффектом перекрытия треков Использование доз менее 1×109 см-2 позволяет создавать систему каналов практически одинакового размера и правильной формы. Определено, что обработка облученных быстрыми ионами образцов в растворах на основе HF приводит к формированию каналов в виде конусов, травление в парах HF позволяет формировать в SiO2 наноразмерные каналы почти цилиндрической формы с соотношением длина/диаметр ≈ 12 – 15.