हस्तक्षेप लिथोग्राफी: Difference between revisions
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व्यतिकरण अश्ममुद्रण (या स्वलिखित अश्ममुद्रण) जटिल दृक् प्रणालियों या आवरक के उपयोग के बिना ठीक सुविधाओं के नियमित सरणियों के संरूपण के लिए एक तकनीक है।
मूल सिद्धांत
मूल सिद्धांत व्यतिकरणमिति या होलोग्रफ़ी के समान है। दो या दो से अधिक सामंजस्यपूर्ण (भौतिकी) प्रकाश के बीच एक व्यतिकरण प्रतिरूप एक अभिलेखन परत (प्रकाश प्रतिरोध) में स्थापित और दर्ज किया गया है। इस व्यतिकरण प्रतिरूप में किनारे की आवधिक श्रृंखला होती है जो तीव्रता न्यूनतम और उच्चिष्ठ दर्शाती है। उत्सर्गोचर फोटोअश्ममुद्रण प्रसंस्करण पर आवधिक तीव्रता प्रतिरूप के अनुरूप एक प्रकाश प्रतिरोध प्रतिरूप उभरता है।
2-किरणपुंज व्यतिकरण के लिए, किनारे से किनारे अंतरण या अवधि के द्वारा दी जाती है, जहाँ λ तरंग दैर्ध्य है और θ दो व्यतिकारी तरंगों के बीच का कोण है। प्राप्त करने योग्य न्यूनतम अवधि तब तरंगदैर्घ्य की आधी होती है।
3-किरणपुंज व्यतिकरण का उपयोग करके, षट्कोणीय समरूपता के साथ सरणियाँ उत्पन्न की जा सकती हैं, जबकि 4 किरणपुंजों के साथ, आयताकार समरूपता या 3D फोटोनिक स्फटिक के साथ सरणियाँ उत्पन्न होती हैं। बहु तरंग व्यतिकरण (दृक् पथ में विसारक डालकर) परिभाषित स्थानिक आवृत्ति वर्णक्रम के साथ अनावर्ती प्रतिरूप उत्पन्न किया जा सकता है। इसलिए, विभिन्न किरणपुंज संयोजनों को अध्यारोपण करके, विभिन्न प्रतिरूप संभव हो जाते हैं।
सुसंगतता आवश्यकताएँ
व्यतिकरण अश्ममुद्रण सफल होने के लिए, सुसंगतता आवश्यकताओं को पूरा किया जाना चाहिए। सबसे पहले, एक स्थानिक सुसंगत प्रकाश स्रोत का उपयोग किया जाना चाहिए। यह प्रभावी रूप से एक संधानिक लेंस के संयोजन में एक बिंदु प्रकाश स्रोत है। एक लेज़र या सिंक्रोट्रॉन किरणपुंज का उपयोग भी प्रायः अतिरिक्त संधान के बिना सीधे किया जाता है। स्थानिक सुसंगतता किरणपुंज विदारक से पहले एक समान तरंगाग्र की प्रत्याभुति देती है। दूसरा, एकवर्णी या अस्थायी रूप से सुसंगत प्रकाश स्रोत का उपयोग करना पसंद किया जाता है। यह आसानी से लेजर के साथ प्राप्त किया जाता है लेकिन विस्तृत बैंड स्रोतों को निस्यंदक की आवश्यकता होगी। यदि एक विवर्तन झंझरी का उपयोग किरणपुंज वर्गविभाजक के रूप में किया जाता है तो एकवर्णी आवश्यकता को उठाया जा सकता है, क्योंकि विभिन्न तरंग दैर्ध्य अलग-अलग कोणों में अलग हो जाते हैं, लेकिन अंततः वैसे भी पुनर्संयोजित होते हैं। इस स्तिथि में भी, स्थानिक सुसंगतता और सामान्य घटना अभी भी आवश्यक होती है।
किरणपुंज विदारक
व्यतिकरण प्राप्त करने के लिए सुसंगत प्रकाश को पुनर्संयोजित होने से पहले दो या दो से अधिक किरणपुंजों में विभाजित किया जाना चाहिए। किरणपुंज वर्गविभाजक के लिए लॉयड्स दर्पण, समपार्श्व (दृग्विद्या) और विवर्तन झंझरी जैसे विशिष्ट तरीके हैं।
अतिसूक्ष्म परमाणु स्वलिखित अश्ममुद्रण
तकनीक आसानी से अतिसूक्ष्म परमाणु तरंगों के साथ-साथ विस्तार योग्य है, जैसा कि अतिसूक्ष्म परमाणु होलोग्राफी के अभ्यास द्वारा प्रदर्शित किया गया है।[1][2] कुछ नैनोमीटर की दूरी [1] या एक नैनोमीटर से भी कम [2]अतिसूक्ष्म परमाणु होलोग्राम का उपयोग करके सूचित किया गया है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक अतिसूक्ष्म परमाणु की तरंग दैर्ध्य हमेशा उसी ऊर्जा के फोटॉन से कम होती है। एक अतिसूक्ष्म परमाणु की तरंग दैर्ध्य डी ब्रोगली संबंध द्वारा दी गई है, जहाँ h प्लैंक नियतांक है और p अतिसूक्ष्म परमाणु संवेग है। उदाहरण के लिए, एक 1 किलो-अतिसूक्ष्म परमाणु वोल्ट (keV) अतिसूक्ष्म परमाणु की तरंग दैर्ध्य 0.04 nm से थोड़ी कम होती है। एक 5 अतिसूक्ष्म परमाणुवोल्ट अतिसूक्ष्म परमाणु का तरंग दैर्ध्य 0.55 nm होता है। यह महत्वपूर्ण ऊर्जा जमा किए बिना एक्स-रे जैसा विश्लेषण उत्पन्न करता है। आवेशन के खिलाफ सुनिश्चित करने के लिए, यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि अतिसूक्ष्म परमाणु को संवाहक कार्यद्रव तक पहुंचने के लिए पर्याप्त रूप से प्रवेश कर सकें।
इस तकनीक के साथ कम-ऊर्जा अतिसूक्ष्म परमाणुओं (≪100 eV) का उपयोग करने के लिए एक मौलिक चिंता कूलम्ब के नियम के साथ-साथ फर्मी-डिराक आंकड़ों के कारण एक दूसरे को पीछे हटाने की उनकी प्राकृतिक प्रवृत्ति है, हालांकि अतिसूक्ष्म परमाणु विरोधी गुच्छे को केवल एक ही स्तिथि में सत्यापित किया गया है।
एटम स्वलिखित अश्ममुद्रण
यदि कोई ठंडे परमाणुओं के सुसंगत किरणपुंज प्राप्त कर सके तो परमाणु डी ब्रोगली तरंगों का व्यतिकरण भी संभव है। डी ब्रोगली संबंध के अनुसार, एक परमाणु का संवेग अतिसूक्ष्म परमाणु या फोटॉनों से भी बड़ा होता है, जिससे छोटे तरंग दैर्ध्य की अनुमति मिलती है। सामान्यतः तरंग दैर्ध्य परमाणु के व्यास से ही छोटा होगा।
उपयोग
व्यतिकरण अश्ममुद्रण का उपयोग करने का लाभ केंद्रबिन्दु के नुकसान के बिना एक विस्तृत क्षेत्र में सघन सुविधाओं की त्वरित पीढ़ी है। व्यतिकरण अश्ममुद्रण द्वारा एक से अधिक वर्ग मीटर के क्षेत्रों पर निर्बाध विवर्तन झंझरी की उत्पत्ति हुई है।[3] इसलिए, यह सामान्यतः बाद की सूक्ष्म या नैनो प्रतिकृति प्रक्रियाओं के लिए प्रधान संरचनाओं की उत्पत्ति के लिए [4] (जैसे नैनोइम्प्रिंट अश्ममुद्रण) या नई तरंग दैर्ध्य (जैसे, चरम पराबैंगनी अश्ममुद्रण या विसर्जन अश्ममुद्रण) के आधार पर अश्ममुद्रण तकनीकों के लिए प्रकाश प्रतिरोधी प्रक्रियाओं का परीक्षण करने के लिए उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, उच्च-शक्ति वाले स्पंदित लेसरों के व्यतिकरण करने वाले लेजर किरणपुंज फोटोथर्मल और/या प्रकाशरासायनिक तंत्र के आधार पर सामग्री की सतह (धातु, चीनी मिट्टी की वस्तुएं और बहुलक सहित) के प्रत्यक्ष उपचार को लागू करने का अवसर प्रदान करते हैं। उपर्युक्त विशेषताओं के कारण, इस विधि को इस स्तिथि में प्रत्यक्ष लेजर व्यतिकरण संरूपण (DLIP) कहा गया है।[5][6][7] DLIP का उपयोग करते हुए, क्रियाधार को कुछ सेकंड में बड़े क्षेत्रों पर एक आवधिक सरणी प्राप्त करने के लिए सीधे एक-चरण में संरचित किया जा सकता है। इस तरह की प्रतिरूप वाली सतहों का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है, जिसमें धातुश्रांतिकी (घिसाव और घर्षण में कमी), फोटोवोल्टिक्स (बढ़ी हुई प्रकाश विद्युत् धारा),[8] या जैव प्रौद्योगिकी सम्मिलित हैं। अतिसूक्ष्म परमाणु व्यतिकरण अश्ममुद्रण[9][10] प्रतिरूप के लिए प्रयोग किया जा सकता है जो सामान्यतः पारंपरिक अतिसूक्ष्म परमाणु किरणपुंज अश्ममुद्रण उत्पन्न करने में बहुत अधिक समय लेते हैं।
व्यतिकरण अश्ममुद्रण की कमी यह है कि यह संरूपण विन्यासित अभिलक्षण या समान रूप से वितरित अनावर्ती प्रतिरूप तक ही सीमित है। इसलिए, अव्यवस्थिततः आकार के प्रतिरूप बनाने के लिए, अन्य फोटोअश्ममुद्रण तकनीकों की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, अतिसूक्ष्म परमाणु व्यतिकरण अश्ममुद्रण के लिए गैर-दृक् प्रभाव, जैसे आयनीकरण विकिरण या फोटोअम्ल पीढ़ी और प्रसार से माध्यमिक अतिसूक्ष्म परमाणुों को व्यतिकरण अश्ममुद्रण से बचा नहीं जा सकता है। उदाहरण के लिए, द्वितीयक अतिसूक्ष्म परमाणु श्रेणी स्थूलतः केंद्रित (2 nm) अतिसूक्ष्म परमाणु किरणपुंज द्वारा प्रेरित सतह पर कार्बन संदूषण (~20 nm) की चौड़ाई से संकेतित होती है।[10] यह इंगित करता है कि 20 nm अर्ध-पिच सुविधाओं या छोटे की अश्ममुद्रण संरूपण व्यतिकरण प्रतिरूप के अलावा अन्य कारक जैसे निर्वात की सफाई से काफी प्रभावित होगी।
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 Dunin-Borkowski, RE; Kasama, T; Wei, A; Tripp, SL; Hÿtch, MJ; Snoeck, E; Harrison, RJ; Putnis, A (2004). "Off-axis electron holography of magnetic nanowires and chains, rings, and planar arrays of magnetic nanoparticles". Microsc. Res. Tech. 64 (5–6): 390–402. CiteSeerX 10.1.1.506.6251. doi:10.1002/jemt.20098. PMID 15549694.
- ↑ 2.0 2.1 Hasselbach, F. (1997). "Selected topics in charged particle interferometry". Scanning Microscopy. 11: 345–366.
- ↑ Wolf, Andreas J.; Hauser, Hubert; Kübler, Volker; Walk, Christian; Höhn, Oliver; Bläsi, Benedikt (2012-10-01). "Origination of nano- and microstructures on large areas by interference lithography". Microelectronic Engineering. Special issue MNE 2011 - Part II. 98: 293–296. doi:10.1016/j.mee.2012.05.018.
- ↑ Bläsi, B.; Tucher, N.; Höhn, O.; Kübler, V.; Kroyer, T.; Wellens, Ch.; Hauser, H. (2016-01-01). "Large area patterning using interference and nanoimprint lithography". In Thienpont, Hugo; Mohr, Jürgen; Zappe, Hans; Nakajima, Hirochika (eds.). Micro-Optics 2016. Vol. 9888. pp. 98880H–98880H–9. doi:10.1117/12.2228458. S2CID 32333348.
- ↑ Lasagni, A.; Holzapfel, C.; Mücklich, F. (2005). "Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy". Adv. Eng. Mater. 7 (6): 487–492. doi:10.1002/adem.200400206.
- ↑ Lasagni, A.; Mücklich, F.; Nejati, M. R.; Clasen, R. (2006). "Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers". Adv. Eng. Mater. 8 (6): 580–584. doi:10.1002/adem.200500261.
- ↑ Lasagni, A.; Holzapfel, C.; Weirich, T.; Mücklich, F. (2007). "Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films". Appl. Surf. Sci. 253 (19): 8070–8074. Bibcode:2007ApSS..253.8070L. doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092.
- ↑ Ring, Sven; Neubert, Sebastian; Schultz, Christof; Schmidt, Sebastian S.; Ruske, Florian; Stannowski, Bernd; Fink, Frank; Schlatmann, Rutger (2015-01-01). "Light trapping for a-Si:H/µc-Si:H tandem solar cells using direct pulsed laser interference texturing". Physica Status Solidi RRL (in English). 9 (1): 36–40. Bibcode:2015PSSRR...9...36R. doi:10.1002/pssr.201409404. ISSN 1862-6270.
- ↑ Ogai, Keiko; Kimura, Yoshihide; Shimizu, Ryuichi; Fujita, Junichi; Matsui, Shinji (1995). "Nanofabrication of grating and dot patterns by electron holographic lithography". Appl. Phys. Lett. 66 (12): 1560–1562. Bibcode:1995ApPhL..66.1560O. doi:10.1063/1.113646.
- ↑ 10.0 10.1 Fujita, S.; Maruno, S.; Watanabe, H.; Kusumi, Y.; Ichikawa, M. (1995). "Periodical nanostructure fabrication using electron interference fringes produced by scanning interference electron microscope". Appl. Phys. Lett. 66 (20): 2754–2756. Bibcode:1995ApPhL..66.2754F. doi:10.1063/1.113698.
