15.2. Наноэлектромеханические системы (nems)

NEMS-устройства находятся в настоящее время на ранних стадиях конструирования, причем некоторые из них все еще пребывают в виде концептуальной разработки. Заметим, что все, что пытается создать человек, уже давно создано природой, и мы, порой крайне неуклюже, лишь повторяем давно существующее. Примером могут являться нанодвигатели (жгутиковый двигатель бактерий), которые существуют в природных биологических системах. Так что вполне возможно, что изучение биологических наномашин подскажет нам новые идеи для создания нанотехники.

Совсем недавно была разработана методика, называемая нанолитографией, которая может лечь в основу высокопроизводительной и вместе с тем дешевой технологии. Она формирует рисунок на резисте его механическим деформированием с помощью трафарета, несущего изображение наноструктуры, а не модификацией поверхности излучением, как в случае традиционной литографии. Используемый резист является покрытием, которое достаточно мягкое для того, чтобы можно было нанести на него отпечаток более твердым штампом. Таким образом, процесс графически выглядит так, как показано на рис. 15.3.

В качестве трафаретов может использоваться штамп, изготовленный из металла, диэлектрика или полупроводника методом высокоточной литографии. Нанолитография может создавать изображения на поверхности с разрешением ~10 нм. Еще одним ее преимуществом является отсутствие требования специальной сложной аппаратуры и, как следствие, хорошо обученного персонала.

Рис. 15.3. Схематическое изображение процесса нанолитографии

Другим методом изготовления наноструктур является применение СTM-микроскопии, поскольку в СTM есть возможность манипулирования отдельными атомами. Такие манипуляции позволят конструировать требуемые наноструктуры поатомно, шаг за шагом прибавляя необходимые атомы к собираемому объекту. Рассмотрим процесс подробнее.

Допустим, есть адсорбированный атом, удерживаемый в определенной позиции теми или иными связями с атомами подложки. Когда в процессе сканирования в режиме неизменного туннельного тока зонд подходит к адсорбированному атому, то траектория движения зонда искажается, что служит источником информации о топографии поверхности. Расстояние между зондом и адсорбированным атомом таково, что любые силы между ними малы по сравнению с силами, связывающими этот адсорбированный атом с поверхностью. Если же зонд подвести ближе, то острие зонда может захватить атом, поскольку взаимодействие зонда с адсорбированным атомом станет сильнее взаимодействия с поверхностью. Захваченный таким образом атом можно оставить в любой точке поверхности путем увеличения расстояния между острием и подложкой.

Таким образом, адсорбированные на поверхности атомы можно перегруппировать и построить требуемую наноструктуру.

Рис. 15.4. Изготовление наноструктур методом СTM

(сканирующей туннельной микроскопии)

Однако следует заметить, что такие манипуляции можно осуществлять лишь в условиях сверхвысокого вакуума при давлении не выше 10^-7Тор.