مطالعه و بررسی کمّی و کیفی پارامترهای موثر در انجام لیتوگرافی سطح با میکروسکوپ تونلی روبشی

در این مطالعه امکان انجام لیتوگرافی در مقیاس نانومتری در شرایط اتمسفر محیطی با کمک میکروسکوپ stm بررسی و پارامترهای بهینه برای انجام این کار مشخص شد، تا گام نخستی برای پیشرفت‌های آینده در زمینۀ‌ ساخت نانوزیست‌تراشه‌ها و سامانه‌های نانوالکترومکانیکی برای تشخیص و بعضاً درمان در زمینۀ پزشکی باشد. آزمایش‌ها نشان داد که لیتوگرافی با میکروسکوپ stm با تکرارپذیری بسیار خوبی انجام می‌شود. به کمک میکروسکوپ stm، ابتدا نانوساختارهایی به شکل نقاط برآمده بر سطح ایجاد شد. نانوساختارها بر سطوح طلا به وسیلۀ نوک‌های تنگستن، طلا، پلاتین‌‌پالادیوم و رمانیم ایجاد شد و هدایت الکتریکی طلا با مقاومت الکتریکی 9^-10×22.1 در روند ساخت نانوساختارها نتایج بهتری را نشان داد. مشخص شد که ولتاژ استفاده‌شده در لیتوگرافی در ایجاد نانوساختار تاثیرگذار است، همچنین این عامل در اندازۀ نانوساختارها نیز موثر است به طوری که با افزایش ولتاژ اندازۀ نانوساختارها نیز بزرگ می‌شود. به علاوه، سرعت حرکت نوک در حین انجام لیتوگرافی عامل موثر دیگری است که در اندازۀ نانو ساختار و پیوستگی آن تاثیرگذار است. زمان بین تپ‌های متوالی نیز در مرتب بودن نانوساختارها و پیوستگی آن‌ها موثر است و باید بر حسب شرایط و هدف لیتوگرافی مقدار آن مشخص شود. اندازۀ نانوساختارهای ایجادشده در این مطالعه بین 20 تا 150 نانومتر بود. انجام فرایند لیتوگرافی به صورت کاملاً تکرارپذیر تا حداقل ولتاژ 3 ولت و حداکثر سرعت 150 نانومتر در ثانیه بر سطح طلا صورت گرفت. شکل هندسی نوک، رطوبت و دما نیز احتمالاً جزء عامل‌های تاثیرگذارند که بررسی تاثیر این پارامترها مستلزم مطالعات بیشتر است.

Quantitative and Qualitative Study of Effective Parameters on Surface Lithography with Scanning Tunneling Microscope

In this study, we surveyed the possibility of nanometer scale lithography in ambient condition using a scanning tunneling microscope. Optimized parameters for this purpose have been determined. The study will be hopefully an initiative step toward further progress in manufacturing nanobio chips and nanobio electromechanical systems utilized for diagnosis and treatment purposes in medical areas. Tests showed that the scanning tunneling microscope lithography yielded the same result in each test and thus it was reproducible. Using STM microscopy, nanostructures were first created in the form of protruding points on the surface. Then we created linear structures, more complex forms, and finally we were able to write some words.  Nanostructures were created on gold surfaces by tungsten, gold, platinumpalladium tips. It is found that the voltage used in lithography is effective on creating nanostructures, and also on the size of nanostructures, so that with increasing voltage, the size of nanostructures increases too. The speed of tip is also another important factor that can affect nanostructures size and their continuity. Time interval between consecutive pulses influences on the nanostructures integration and its value should be specified based on conditions and purposes of lithography. The size of nanostructures ranged between 20 and 150 nm. Tip geometry, humidity and temperature are also likely to be influential factors that require further studies to investigate their effects.