用于传导性纳米结构的缺陷和传导性处理的方法技术

一种用于传导性纳米结构中一个单独部分的缺陷和传导性处理的方法，该方法通过将聚焦的电子束引导到待处理的纳米结构的所述单独部分上而产生热感应的所述纳米结构的传导性材料的迁移、熔化、溅射、和／或蒸发。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于一个纳米结构中的单独部分或单独区域或纳米结构的单元的缺陷和传导性处理的方法。在本专利技术的意义上，术语“缺陷和传导性处理”必须在其尽可能宽的范围内加以理解，既包括纳米结构中缺陷的修复，即具有裂口的纳米结构的裂口边缘之间的连接，也包括纳米结构中单独部分的传导性的修正或调整，即在所述纳米结构的特定部分或单元中的传导性的加强和降低。术语“单独部分的处理”覆盖所有处理，所述处理的指向和目标只是纳米结构的一部分或局部，而不是同时以相同方式，即通过完全加热带有纳米结构的基片处理整个纳米结构。
技术介绍
在S.Fullam的“Carbon Nanotube Template Self-Assembly andThermal Processing of Gold Nanowires”(Advanced Materials(2000)，12，No.19，pages 1430 ff.)出版物中，公开了一种用于加强纳米结构组件的传导性的方法，其中整个组件在300℃范围的高温下被加热长达120秒，从而在所述纳米结构的相邻晶体间产生熔接。Florian Banhart在其发表的“The Formation of a Connectionbetween Carbon Nanutubes in an Electric Beam”(Nano Letters2001，Vol.1，No.6，第329-332页)中公开了通过聚合碳氢化合物并将其转移到无定形碳中来链接交叉多层纳米管的可能性，从而将两个交叉纳米管焊接在一起，并在其中间建立机械连接，其中所述无定形碳是稳定的，并保持在受辐照区域中。T.R.Groves在其发表的“Theory of beam-induced substrateheating”(J.Vac.Sci.Technol.B14(6)，Nov/Dec 1996，pages3839 ff，by American Vacuum Society 1996)中描述了波束感应基片加热的基本原理以及加热与波束功率和图案密度之间的关系。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种方法，用于传导性纳米结构中一个单独部分的缺陷和传导性处理，该方法只把所述结构的所述单独部分作为目标，而基本上不改变该传导性纳米结构的其它部分，从而该方法将会快速、可靠，并具有在较大面积上的选择性，根据另一方面，本专利技术还将提供与自动缺陷和传导性检查方法相结合的可能性。该目的是通过根据权利要求1的方法和利用根据权利要求18的扫描电子显微镜(SEM)而实现的。权利要求2-17涉及本专利技术方法的具体优选实现，权利要求19和20涉及用于该方法的扫描电子显微镜的优选实施例。根据本专利技术，提供了用于传导性纳米结构中一个单独部分的缺陷和传导性处理的方法，该方法通过将聚焦的电子束引导到待处理的结构的所述单独部分上而产生热感应的所述纳米结构的传导性材料的迁移、熔化、溅射、和/或蒸发。目标传导结构的波束感应发热是材料改变效应，即迁移、熔化、溅射、和/或蒸发的原因。借此，根据本专利技术的方法提供了一种可以很方便应用的用于修复缺陷的方法，沿多种纳米传导结构的传导性的增强和调整，特别是作为创造性的方法可以应用于不同的纳米传导结构及其物理属性，特别是其熔点等。通过采用聚焦电子束，有可能处理将传导性减小到零的缺陷，即传导性减小的区域或甚至裂口，而不会影响所述纳米传导结构的其它部分。因此，有可能按照特殊要求处理纳米结构，特别是构造特殊的纳米设计，这对于提供纳米结构作为从例如金属和半导体纳米晶体或其它材料制造小型化处理数据设备来说特别重要，如纳米电路集成区域。本专利技术对于提供由DNA作为模板的纳米导线的传导纳米结构特别有用，其通过选择性的自组装驱动金属化或例如多晶金属纳米导线而使得具有高传导性。上述包括DNA纳米导线的传导纳米结构通常是在具有2-500nm氧化物厚度的硅基片上精确制作的，但是，本专利技术的方法也可以用于在各种基片材料上的传导纳米结构。本专利技术方法还可以用于将单独的纳米晶体或晶界熔合在一起，以便例如增加晶粒状传导结构的传导性。同样，在本专利技术的意义上，这些晶界或单独纳米晶体应当被理解为“传导纳米结构”。本专利技术方法优选地可以用于传导纳米结构中的裂口区域，从而聚焦的电子束被引导到还覆盖缺陷边缘的所述裂口区域上。从而通过在该缺陷边缘传导性材料的熔化、溅射和/或蒸发而产生的热感应迁移导致裂口被填充，所述缺陷边缘被连接，从而闭合所述裂口，提供传导性纳米结构。上述聚焦的电子束的参数取决于传导纳米结构的材料，也取决于期望的效果，并可以用于待处理的纳米结构。优选的波束电压，特别是对于上述由DNA作为模板的纳米导线(其可以通过例如选择性地镀金而金属化)，以及对于其它材料和纳米结构，最好在0.1-50kV范围内，尤其是在3-10kV之间，最好在大约5kV范围内。优选的电流密度为1-100A/cm2范围内，尤其是10-50A/cm2范围内，最好是在大约20A/cm2范围内。优选的绝对波束电流为10-1000pA范围内，优选是20-500pA范围内，最好是在200-400pA范围内。应用这样低能量的波束就足以在很短的作用时间内实现所述处理，尤其是缺陷修复和传导性的增强，最好是在大约2-30秒的范围，通常在10-20秒之间，特别是在上述金属化的DNA纳米导线的情况下，但是，作用时间或扫描时间当然取决于纳米结构材料和基片材料。根据材料属性，特别是待处理材料的热传导性，作用时间还可以增加到1分钟，或者在特殊情况下，到几分钟。电子束的扫描窗口最好调节为缺陷区域(或大体上待处理的区域)，但是，所述区域或待处理区域必须位于扫描窗口的中心。所述扫描窗口可以具有不同的几何形状，在通常的圆形扫描窗口的情况下，其直径在10-100nm之间，在矩形扫描窗口的情况下，其边长在10-100nm之间。最好扫描窗口的直径或边长在50-100nm间。但是，也可以使用更小的扫描窗口尺寸，还可以省略电子束的扫描，而直接将电子束聚焦到中心点或待处理的位置。通常在扫描情况下，电子束的直径小于在直接聚焦情况下的直径。通常电子束的直径在1-50nm范围内，特别是在5-20nm范围内，最好是大约10nm。优选的电子剂量在1-500mC/cm2，最好在10-200mC/cm2之间，特别是对于纳米结构特殊区域的一步处理，范围在50-100mC/cm2之间。但是，电子剂量也可以高达几十C/cm2，最好在10-50C/cm2范围内。特别是用大约20mC/cm2的较高的电子剂量，可以获得非常高的表面温度，通过传导材料的迁移、熔化、溅射和/或蒸发，在金属化的纳米结构中引起上述结构变化。根据本专利技术一个独立的创造性方面，也可以通过将电子束引导到待检查的结构部分上并检测向后散射的电子来检查传导纳米结构。在这方面，很重要的是应当注意向后散射的电子携带要求的关于表面的电子信息，允许所述纳米结构传导性的检查和研究，但是，由电子束的一次电子产生的二次电子一般不提供相对于传导性变化的有用的相反变化，而是通常只携带所述表面的拓扑信息。因此，最好实现一个滤波器，用于只检测向后散射的电子，而在这个意义上的术语“滤波器”必须在尽可能宽的意义上理解，包括例如特殊的检测器或特殊的检测器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于传导性纳米结构中一个单独部分的缺陷和传导性处理的方法，该方法通过将聚焦的电子束引导到待处理的纳米结构的所述单独部分上而产生热感应的所述纳米结构的传导性材料的迁移、熔化、溅射、和/或蒸发。2.根据权利要求1的方法，其特征在于待处理的纳米结构的所述部分是待修复的裂口，通过将聚焦的电子束引导到包括缺陷边缘的所述裂口区域上，并产生所述裂口边缘的传导性材料的热感应迁移、熔化、溅射和/或蒸发，使传导性材料进入所述缺陷边缘之间的裂口，从而使裂口被填充，所述缺陷边缘被连接。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述电子束具有0.1kV-50kV的加速波束电压，最好是3kV-10kV。4.根据前述任一项权利要求的方法，其特征在于所述电子束具有1-100A/cm2的电流密度。5.根据前述任一项权利要求的方法，其特征在于所述电子束具有10-1000pA的绝对波束电流，最好为20-500pA。6.根据前述任一项权利要求的方法，其特征在于所述电子束将被应用于一种扫描方式，其中的扫描窗口直径或边长为10nm-100nm。7.根据权利要求6的方法，其特征在于待处理的传导纳米结构的一个单独部分位于所述扫描窗口的中心。8.根据前述任一项权利要求的方法，其特征在于所述电子束具有1-50nm的波束直径。9.根据前述任一项权利要求的方法，其特征在于到传导纳米结构具有2mm-10mm的工作距离。10.根据前述任一项权利要求的方法，其特征在于用1-500mC/cm2的电子剂量处理一个单独部分。11.根据前述任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·哈纳克，J·维泽尔斯，W·E·福特，A·亚苏达，
申请(专利权)人：索尼德国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：