Strukturelle konsekvenser af nanolitografi

(PhysOrg.com) -- Brugere fra University of Wisconsin-Madison og Center for Nanophase Materials Science, arbejder med X-Ray Microscopy Group, har opdaget strukturelle effekter, der ledsager nanoskala-litografien af ​​ferroelektriske polarisationsdomæner. Resultaterne kaster nyt lys over fysikken i strukturelle ændringer induceret under denne model nanoskala litografiske proces.

Udvikling af midlerne til at manipulere nanoskalamønstre ved deres grundlæggende længdeskalaer har ført til en enorm vækst i anvendelserne af scanningprobelitografi. Potentialet i disse kapaciteter er endnu ikke fuldt ud realiseret, dels fordi det store antal til tider subtile fysiske processer involveret endnu ikke er blevet tilstrækkeligt godt beskrevet. Røntgen-nanodiffraktionsmikroskopi udført ved Hard X-Ray Nanoprobe-strålelinjen blev brugt til at sondere et mønster skrevet ind i et ferroelektrisk lag ved at bruge scanning-probe ferroelektrisk nanolitografi. Denne tilpasning af piezorespons kraftmikroskopi (PFM) kan bruges til at skrive vilkårlige nanoskala domænemønstre ind i en ferroelektrisk tynd film. Det observerede stabile tøjningsmønster viser, at filmens overordnede form er uændret, men den elektriske polarisering er ændret.

Den ferroelektriske litografiske tilgang er en af ​​en række nye måder at kontrollere frihedsgrader på nanoskala med scanningsonder, som i andre systemer også kan give kontrol over magnetiske og ladningsordnede domæner. Forskerne fandt ud af, at en krystallografisk forvrængning i gitteret af det ferroelektriske Pb(Zr, Ti)O ₃ (PZT) tynd film opstår fra den elektromekaniske reaktion på nanoskala på uscreenede ladninger ved overflader og grænseflader. Den resulterende stigning i den frie energi af skrevne domæner udledt af dette udgør en vigtig grænse for ferroelektrisk nanolitografi. Baseret på denne indsigt, det vil være muligt at udvide kapaciteten af ​​PFM og andre nanoskala mønstermetoder ved hjælp af direkte lokal strukturel information.