روش های کسب اطلاعات در ابعاد نانو  و مواد و تونل زنی ابعاد دقیق برای قطعات الکترونیکی ( مهندسی میکرو _ نانو الکترونیک)

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)


برای درک از اجزای طبیعت باید به این نکته توجه کرد که اتمها بلوک‌‌‌‌‌‌‌‌‌های سازنده مواد هستند و هر ماده از اتمهای خاص تشکیل شده که وقتی در کنار یکدیگر قرار می‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیرند مولکولها را شکل می‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهند، تعداد این اتم‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها محدود است (بیش از صد نوع اتم) ولی وقتی کنار هم قرار میگیرند صدها هزار مولکول که هر کدام خواص متفاوتی دارند را تشکیل می‌‌‌‌‌‌‌‌‌دهند.




چیزی که اتم‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها را در یک مولکول و مولکولها را در یک ماده کنار هم حفظ می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کند نیروهایی است که مانند جاذبه و دافعه دو آهنربا عمل می‌‌‌‌‌‌‌‌‌کنند. این نیروها بین الکترونها و هسته اتمها وجود دارند و در نوع خود بسیار قوی هستند.

از اتصال مولکول‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها ماده ساخته می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود، در واقع شدت پیوند بین مولکولی و نیروی بین مولکولها سبب می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود تا ماده به شکل مایع، جامد یا گاز باشد. البته نوع پیوندها نیز در رفتار ماده تاثیر زیادی دارند، برای مثال بعضی پیوندها که به پیوند یونی معروف هستند باعث می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شوند ماده رسانای جریان برق باشد. تعداد و جهت و زاویه متفاوت یک نوع پیوند نیز سبب بروز خواص متفاوت می‌‌‌‌‌‌‌‌‌شود. 

برای مثال الماس و گرافیت هر دو از اتمهای یک عنصر یعنی کربن تشکیل شده‌‌‌‌‌‌‌‌‌اند، ولی از آنجایی که تعداد و نحوه قرارگیری پیوندها بین اتمهایِ آن متفاوت است، الماس بسیار مستحکم است و گرافیت بسیار نرم هستند.

اندازه دقیق افزاره های میکرو_ نانو الکترونیک با میکروسکوپ پیمایشگر تونلی STM :

اگر بخواهید از سطح صلبی تصویر برداری کنید که الکتریسیته را عبور می دهد لازم است تا از میکروسکوپ پیمایشگر تونلی استفاده کنید. این میکروسکوپ ها شباهت زیادی به میکروسکوپ های نیروی اتمی (AFM) دارند در این میکروسکوپ ها از نوعی جریان الکتریسته استفاده می شود که زمانی که نوک در مجاورت سطح رسانا و در فاصله یک نانومتری از آن حرکت می کند، برقرار می شود. در این زمان جریان شروع به انتقال از سطح به نوک می کند. توجه داشته باشید که بین نوک و سطح فاصله وجود دارد و الکترونها از یک سد انرژی عبور می کنند (به این فرآیند اصطلاحاً تونل زنی گفته می شود) در حین تونل زنی اگر جریان ثابت باشد تغییرات فاصله نوک تا نمونه اطلاعات سطح را به ما می دهد. اگر هم فاصله نوک و نمونه را ثابت نگه داریم تغییرات جریان تونل زنی اطلاعات سطح را به ما خواهد داد. اینکه از کدم مد یا حالت استفاده کنیم به شرایط نمونه و خواسته های ما ربط دارد. معمولاً در حالتی که سطح نمونه نامنظم باشد از مد جریان ثابت استفاده می شود و زمان بیشتری را به نسبت مد ارتفاع ثابت لازم دارد.

  • پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)