RU2240623C2 - Point structures, devices built around them, and their manufacturing methods - Google Patents
Point structures, devices built around them, and their manufacturing methods Download PDFInfo
- Publication number
- RU2240623C2 RU2240623C2 RU2001135713/28A RU2001135713A RU2240623C2 RU 2240623 C2 RU2240623 C2 RU 2240623C2 RU 2001135713/28 A RU2001135713/28 A RU 2001135713/28A RU 2001135713 A RU2001135713 A RU 2001135713A RU 2240623 C2 RU2240623 C2 RU 2240623C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tip
- lever
- tip structure
- paragraphs
- structure according
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к области материаловедения, в особенности электронного, в частности к микроэлектронике, в том числе эмиссионной, к прецизионным приборам для научных и технологических исследований. Более конкретно, настоящее изобретение относится к конструированию и методам изготовления приборов для электронной эмиссии и сканирующих зондовых приборов. Оно может также использоваться в литографических процессах, равно как и в других базовых процессах микро- и наноэлектроники.The present invention relates to the field of materials science, in particular electronic, in particular to microelectronics, including emission, to precision instruments for scientific and technological research. More specifically, the present invention relates to the design and manufacturing methods of devices for electron emission and scanning probe devices. It can also be used in lithographic processes, as well as in other basic processes of micro- and nanoelectronics.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬPREVIOUS LEVEL
Приборы электронной эмиссии (ПЭЭ) обеспечивают потоки электронов в вакууме для различных целей: для приборов отображения информации, для электронно-лучевой литографии, для источников света и др. Основным компонентом этих приборов является катод (эмиттер), рождающий потоки электронов. Термокатоды, нагретые до высоких температур, - классический пример таких катодов. Однако термикагоды потребляют много энергии для обеспечения своей работы. В этом отношении гораздо более эффективны катоды с полевой эмиссией (или “холодные катоды”). Пример - так называемые катоды Спиндта, основанные на молибденовых остриях [1]. Более пригодны для применений приборы, основанные на полупроводниковых (кремниевых) полевых эмиттерах [2] благодаря дешевизне материала и его технологии.Electron emission devices (PEE) provide electron flows in vacuum for various purposes: for information display devices, for electron beam lithography, for light sources, etc. The main component of these devices is the cathode (emitter), which generates electron flows. Thermocathodes heated to high temperatures are a classic example of such cathodes. However, thermal cogs consume a lot of energy to support their work. In this regard, field emission cathodes (or “cold cathodes”) are much more efficient. An example is the so-called Spindt cathodes based on molybdenum tips [1]. More suitable for applications are devices based on semiconductor (silicon) field emitters [2] due to the cheapness of the material and its technology.
Известны полевые эмиттеры, приготовленные из кремниевых вискеров (нитевидных кристаллов). В частности, в патенте [3] реализуется идея использования собственного сопротивления такого кремниевого эмиттера в качестве балластного сопротивления, что важно для действия полевых эмиссионных дисплеев (ПЭД). Кроме того, такой эмиттер покрывают алмазом для увеличения эмиссионной способности полевого катода и повышения его долговечности [3].Known field emitters made from silicon whiskers (whiskers). In particular, the patent [3] implements the idea of using the intrinsic resistance of such a silicon emitter as ballast resistance, which is important for the operation of field emission displays (PEDs). In addition, such an emitter is coated with diamond to increase the emissivity of the field cathode and increase its durability [3].
Настоящее изобретение позволяет повысить эффективность эмиссии благодаря увеличению числа эмиттеров, имеющих одну и ту же пространственную координату.The present invention improves the efficiency of emissions by increasing the number of emitters having the same spatial coordinate.
Соответственно, пиксел (“элемент свечения”) может увеличить яркость свечения в несколько раз.Accordingly, a pixel (“glow element”) can increase the brightness of the glow several times.
Известно использование углеродных нанотрубок, нанесенных на плоские подложки, в качестве полевых эмиттеров [4]. Однако параметры таких эмиттеров не воспроизводимы из-за того, что распределение электрических полей на разных нанотрубках неоднородно вследствие их случайных позиций.It is known to use carbon nanotubes deposited on flat substrates as field emitters [4]. However, the parameters of such emitters are not reproducible due to the fact that the distribution of electric fields on different nanotubes is inhomogeneous due to their random positions.
Сканирующие зондовые приборы (СЗП) в состоянии давать изображения поверхностей твердых тел с высоким пространственньм разрешением. Известно использование углеродных нанотрубок, “посаженных” на такие зонды [5]. Однако положение нанотрубок на зондах неуправляемо из-за случайности и многочисленности актов зародышеобразования.Scanning probe devices (SZP) are able to give images of the surfaces of solids with high spatial resolution. It is known to use carbon nanotubes “planted” on such probes [5]. However, the position of the nanotubes on the probes is uncontrollable due to the randomness and multiplicity of nucleation events.
СЗП могут быть использованы для исследования магнитных объектов с высокими разрешением и чувствительностью. Зонды для таких инструментов изготовляют из немагнитного материала (например, кремния), покрытого магнитным материалом (например, железом, кобальтом и др) [6-8]. Однако и форма, и структура используемых в этих работах покрытий не оптимальны для обеспечения высоких разрешений и чувствительности.FFP can be used to study magnetic objects with high resolution and sensitivity. Probes for such instruments are made of non-magnetic material (for example, silicon) coated with magnetic material (for example, iron, cobalt, etc.) [6-8]. However, both the shape and structure of the coatings used in these studies are not optimal for ensuring high resolutions and sensitivity.
СЗП для измерений электрической емкости используют кремниевые острийные зонды [9, 10]. Однако и форма острий, и состав емкостьобразующих материалов не оптимальны для высокой чувствительности этих приборов.FFP for measuring electrical capacitance use silicon tip probes [9, 10]. However, both the shape of the tips and the composition of the capacity-forming materials are not optimal for the high sensitivity of these devices.
Известны СЗП-зонды с боковыми остриями для исследований профилей элментов поверхности [11]. Однако эти зонды пригодны только для исследований поверхностей, имеющих сравнительно простые формы, например канавки с вертикальными стенками. Между тем, существует много примеров, когда приходится исследовать поверхности со сложными формами (например, биологические макромолекулы) или с грубым рельефом.Known SZP probes with lateral tips for studies of profiles of surface elements [11]. However, these probes are only suitable for studies of surfaces having relatively simple shapes, for example grooves with vertical walls. Meanwhile, there are many examples when it is necessary to study surfaces with complex shapes (for example, biological macromolecules) or with a rough relief.
Существуют проблемы с исследованиями распределения химических сил на поверхностях твердых тел [12].There are problems with studies of the distribution of chemical forces on the surfaces of solids [12].
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУРBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Фиг.1. Система кремниевых вискеров, выращенных на кремниевой подложке (111).Figure 1. A system of silicon whiskers grown on a silicon substrate (111).
Фиг.2. Схема превращения кремниевого вискера, имеющего на вершине затвердевшую глобулу, в кремниевое острие: а - начальная стадия; б - промежуточная стадия; в - конечная стадия; 2 - тело кремниевого вискера; 3 - затвердевшая глобула, состоящая из мелких кристаллитов кремния и золота; 4 - образовавшееся острие.Figure 2. Scheme of transformation of a silicon whisker with a hardened globule at the top into a silicon tip: a - initial stage; b - an intermediate stage; in - the final stage; 2 - the body of a silicon whisker; 3 - hardened globule, consisting of small crystallites of silicon and gold; 4 - formed tip.
Фиг.3. Кремниевое острие в электронном микроскопе высокого разрешения.Figure 3. Silicon tip in high resolution electron microscope.
Фиг.4. Система кремниевых острий, изготовленных из системы кремниевых вискеров.Figure 4. A system of silicon tips made from a system of silicon whiskers.
Фиг.5. Схема (а) и фотография в сканирующем электронном микроскопе (б) кремниевого острия ступенчатой формы.Figure 5. Scheme (a) and photograph in a scanning electron microscope (b) of a silicon tip of a step shape.
Фиг.6. Система кремниевых столбиков с плоскими вершинами, образованная из системы вискеров.6. A system of silicon columns with flat tops formed from a system of whiskers.
Фиг.7. Схема ступенчатого кремниевого острия с небольшим плоским плато на его вершине: 1 - кремниевая подложка (111); 2 - основание кремниевого вискера; 3 -кремниевое острие; 4 - плато на вершине.7. Diagram of a stepped silicon tip with a small flat plateau at its apex: 1 — silicon substrate (111); 2 - the base of a silicon whisker; 3-silicon tip; 4 - plateau on top.
Фиг.8. Схема катодной структуры с мультиполевыми эмиттерами, образованными углеродными трубками на вершинах кремниевых острий. а - мульти-мульти (М2)-эмиттеры на плоской подложке; б - мульти-мульти-мульти (М)-эмиттеры; 1 -кремниевая подложка, ориентированная вдоль плоскости (111); 2 - первичные кремниевые вискеры = первое звено; 3 - вторичные кремниевые вискеры = второе звено; 4 - нанотрубки = третье звено; 5 - “ступень” = точка ветвления кремниевых вискеров; б - пространственная координата.Fig. 8. Scheme of the cathode structure with multipole emitters formed by carbon tubes at the tops of silicon tips. a - multi-multi (M 2 ) emitters on a flat substrate; b - multi-multi-multi (M) emitters; 1 - silicon substrate oriented along the (111) plane; 2 - primary silicon whiskers = first link; 3 - secondary silicon whiskers = second link; 4 - nanotubes = third link; 5 - “step” = branch point of silicon whiskers; b - spatial coordinate.
Фиг.9. Схема зонда для СЗП, чувствительное острие которого образовано углеродной нанотрубкой: 1 - держатель; 2 - левер; 3 - основание кремниевого вискера ступенчатой формы; 4 - кремниевое вискерное острие; 5 - нанотрубка; 6 - “болтающиеся” химические связи; 7 - ряд одиночных атомов.Fig.9. Scheme of the probe for the FFP, the sensitive tip of which is formed by a carbon nanotube: 1 - holder; 2 - lever; 3 - the base of the silicon whisker step shape; 4 - silicon whisker point; 5 - nanotube; 6 - “dangling” chemical bonds; 7 - a series of single atoms.
Фиг.10. Схема зонда для СЗП с наклонным кремниевым вискерным острием: 1 - держатель; 2 - кремниевый левер, ориентированный близко к плоскости (111); 3 - основание кремниевого вискера; 4 - кремниевое вискерное острие; 5 - нанотрубка.Figure 10. The scheme of the probe for FFP with an inclined silicon whisker tip: 1 - holder; 2 - silicon lever oriented close to the (111) plane; 3 - the base of a silicon whisker; 4 - silicon whisker point; 5 - nanotube.
Фиг.11. Схема кремниевого острия, покрытого магнитной частицей. 1 - кремниевая подложка (111); 2 - основание кремниевого вискера; 3 - кремниевое вискерное острие; 4 - магнитная частица, изготовленная испарением.11. Schematic of a silicon tip coated with a magnetic particle. 1 - silicon substrate (111); 2 - the base of a silicon whisker; 3 - silicon whisker point; 4 - a magnetic particle made by evaporation.
Фиг.12. Схема кремниевого острия, покрытого заостренной магнитной частицей: 1 - кремниевая подложка (111); 2 - основание кремниевого вискера; 3 - кремниевое вискерное острие; 4 - заостренная магнитная частица.Fig. 12. Diagram of a silicon tip coated with a pointed magnetic particle: 1 — silicon substrate (111); 2 - the base of a silicon whisker; 3 - silicon whisker point; 4 - pointed magnetic particle.
Фиг.13. Предшествующий уровень емкостных зондов:Fig.13. The previous level of capacitive probes:
а - из работы [9]: схема зонда и схема измерений; 1 - зонд; 2 - изолятор (окисел); 3 - примесь;a - from [9]: probe scheme and measurement scheme; 1 - probe; 2 - insulator (oxide); 3 - impurity;
б - из работы [10]: схема зонда и схема измерений; 1 - зонд; 2 - окисел.b - from the work [10]: probe scheme and measurement scheme; 1 - probe; 2 - oxide.
Фиг.14. Кремниевой острие с плоской вершиной, покрытой диэлектриком: 1 - основание кремниевого вискера; 2 - кремниевое вискерное острие; 3 – диэлектрическая пленка.Fig.14. A silicon tip with a flat top coated with a dielectric: 1 - the base of a silicon whisker; 2 - silicon whisker point; 3 - dielectric film.
Фиг.15. Схема зонда СЗП, предназначенного для исследований образцов, имеющих сложный поверхностный рельеф (вид сбоку): 1 - держатель; 2 - основание (базис) кремниевого вискера, выращенного в направлении <111>; 3 - кремниевый вискер, который продолжает расти эпитаксиально на базисном вискере в одном из направлений <111>; 4 - левер: монокристаллическая кремниевая подложка, ориентированная по плоскости (111)Fig.15. Scheme of the SZP probe intended for the study of samples having a complex surface relief (side view): 1 - holder; 2 - the base (basis) of a silicon whisker grown in the direction of <111>; 3 - silicon whisker, which continues to grow epitaxially on the base whisker in one of the <111> directions; 4 - lever: single-crystal silicon substrate oriented along the (111) plane
Фиг.16. Сканирующая электронная микрофотография ступенчатого кремниевого острия/зонда с глобулой на его вершине; глобула показана стрелкой.Fig.16. Scanning electron micrograph of a stepped silicon tip / probe with a globule at its apex; the globule is shown by an arrow.
Фиг.17. Схема глобулы, образовавшейся на вершине кремниевого вискера:Fig.17. Scheme of the globule formed on top of a silicon whisker:
а - глобула образована смесью кристаллитов кремния и золота; 1 - вискер; 2 - кристаллит кремния; 3 - кристаллит золота;a - the globule is formed by a mixture of crystallites of silicon and gold; 1 - whisker; 2 - silicon crystallite; 3 - gold crystallite;
б - глобула образована смесью кристаллитов кремния, золота и третьего химическою элемента; 1 - вискер; 2 - кристаллит кремния; 3 - кристаллит золота; 4 – кристаллит третьего химического элемента.b - the globule is formed by a mixture of crystallites of silicon, gold and a third chemical element; 1 - whisker; 2 - silicon crystallite; 3 - gold crystallite; 4 - crystallite of the third chemical element.
Фиг.18. Схема мультилеверного прибора, предложенного в работе [13]: 1 - микропроволоки; 2 - зонды; 3 - мультиплексоры; 4 - операционный услитель.Fig. 18. Scheme of a multilever device proposed in [13]: 1 - microwires; 2 - probes; 3 - multiplexers; 4 - operational amplifier.
Фиг.19. Схема мультилеверного прибора предложенного в [14]: 80 - кантилевер; 81 - острийное ребро; 82 - платформа; 83 - проводящая область; 84 - проводящая область; 85 - пьезорезистор.Fig.19. Scheme of a multilever device proposed in [14]: 80 - cantilever; 81 - point rib; 82 - platform; 83 - conductive region; 84 - conductive region; 85 - piezoresistor.
Фиг.20. Процесс монокристаллического роста вискера, не эпитаксиального подложке: а - перед началом роста; б - первая стадия роста; в - выравнивание роста; г – финальная стадия роста; 1 - полость; 2 - металл-растворитель; 3 - “паразиты”; 4 – поверхность подложки; 5 - вискер; б - подложка.Fig.20. The process of single-crystal growth of a whisker, not an epitaxial substrate: a - before the start of growth; b - the first stage of growth; in - alignment of growth; g - the final stage of growth; 1 - cavity; 2 - metal solvent; 3 - “parasites”; 4 - surface of the substrate; 5 - whisker; b - substrate.
Фиг.21. Кантилевер с индикатором отклонения, представленный электродом, который расположен вдоль левера: 1 - держатель; 2 - кремниевый левер, ориентированный вдоль кремниевой плоскости (111); 3 - основание кремниевого вискера; 4 – кремниевое вискерное острие; 5 - нанотрубка; 6 - пластиковый материал; 7 - электрод.Fig.21. A cantilever with a deviation indicator, represented by an electrode, which is located along the lever: 1 - holder; 2 - silicon lever oriented along the silicon plane (111); 3 - the base of a silicon whisker; 4 - silicon whisker point; 5 - nanotube; 6 - plastic material; 7 - electrode.
Фиг.22. Кантилевер с интегральной системой контроля:1 - вискерный зонд; 2 - электрод подавления не резонансности, индикатора отклонения и системы принудительного отклонения; 3 - кремниевый левер; ориентированный вдоль плоскости (111); 4 - электрод для модуляции резонансных колебаний левера.Fig.22. Cantilever with integrated control system: 1 - whisker probe; 2 - non-resonance suppression electrode, deviation indicator and forced deviation system; 3 - silicon lever; oriented along the (111) plane; 4 - electrode for modulating the resonance oscillations of the lever.
Фиг.23. Мультилевер для сканирующих зондовых приборов: 1 - электроды подавления не резонансности, индикатора отклонения и системы принудительного отклонения; 2 - кремниевый левер; ориентированный вдоль плоскости (111);3 - электрод для модуляции резонансных колебаний левера; 4,5 – непроводящие слои; 6 - зонд.Fig.23. Multilever for scanning probe devices: 1 - non-resonance suppression electrodes, deviation indicator and forced deviation system; 2 - silicon lever; oriented along the (111) plane; 3 - electrode for modulating the resonance oscillations of the lever; 4,5 - non-conductive layers; 6 - probe.
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Настоящее изобретение основано на зондах из кремниевых острий, изготовленных из кремниевых нитевидных кристаллов (вискеров), которые выращивают из пара в соответствии с процессом пар-жидкость-кристалл (ПЖК).The present invention is based on silicon tip probes made from silicon whiskers (whiskers) that are grown from steam in accordance with a steam-liquid-crystal (VLC) process.
Процесс выращивания проводится следующим образом.The growing process is as follows.
Систему золотых частиц диаметром 5-7 мкм, толщиной 0,2 мкм, отстоящих друг от друга на расстоянии 30 мкм, осаждают на кремниевую пластину, ориентированную вдоль плотно упакованной плоскости кремния (111). Пластину устанавливают и химический кварцевый реактор и нагревают до 800-900°С в потоке реакционной газовой смеси SiCl4+H2. Золотые частицы, контактирующие с кремниевой пластиной, образуют жидкие капельки - раствор кремния в расплавленном золоте. Эти жидкие капельки действуют как каталитические частицы для этой химической реакции так, что при указанных температурах она протекает преимущественно на поверхности капелек. Образовавшийся жидкий раствор кремния в золоте становится пересыщенным, и избыток кремния осаждается на границе раздела капелька-подложка. В результате под каждой капелькой растет эпитаксиальный нитевидный кристалл (“вискер”).A system of gold particles with a diameter of 5-7 μm and a thickness of 0.2 μm, spaced from each other at a distance of 30 μm, is deposited on a silicon wafer oriented along a densely packed silicon plane (111). The plate is installed and a chemical quartz reactor and heated to 800-900 ° C in a stream of a reaction gas mixture of SiCl 4 + H 2 . Gold particles in contact with a silicon wafer form liquid droplets - a solution of silicon in molten gold. These liquid droplets act as catalytic particles for this chemical reaction so that at the indicated temperatures it proceeds predominantly on the surface of the droplets. The resulting liquid solution of silicon in gold becomes supersaturated, and an excess of silicon is deposited at the droplet-substrate interface. As a result, an epitaxial whisker (“whisker”) grows under each droplet.
Регулярная система этих вискеров показана на фиг.1. На вершине каждого вискера видна затвердевшая капелька (“глобула”). Эта глобула состоит из кристаллитов кремния и золота.The regular system of these whiskers is shown in FIG. A hardened droplet (“globule”) is visible on the top of each whisker. This globule consists of crystallites of silicon and gold.
Далее вискеры превращают в кремниевые острия в растворе, который действует на кремний медленно. Эта процедура показана на фиг.2. Травление продолжается до тех пор, пока глобула не “отвалится”.Next, whiskers are converted into silicon tips in a solution that acts slowly on silicon. This procedure is shown in FIG. Etching continues until the globule “falls off”.
Микрофотография острия с высоким разрешением показана на фиг.3.A high resolution micrograph of the tip is shown in FIG.
Результат такого превращения для системы вискеров показан на фиг.4.The result of such a transformation for a whisker system is shown in FIG.
Если выращивание вискера проводится в две стадии с разными условиями выращивания (при разных температурах, с разными концентрациями SiCl4 в реакционной смеси, и др.), то можно создать вискеры ступенчатой формы. С помощью процедуры травления, иллюстрированной на фиг.2, можно создавать кремниевое острие со ступенчатой формой, показанное на фиг.5.If the whisker is grown in two stages with different growing conditions (at different temperatures, with different concentrations of SiCl 4 in the reaction mixture, etc.), then step-shaped whiskers can be created. Using the etching procedure illustrated in FIG. 2, it is possible to create a silicon tip with a stepped shape shown in FIG. 5.
Систему кремниевых вискеров можно превратить в систему кремниевых “столбиков” (вискеров с плато на их вершинах), если действовать на глобулу, а не на кремниевое острие, например, травлением металла-растворителя (золота), и т.д., см. фиг.6.The system of silicon whiskers can be turned into a system of silicon “columns” (whiskers with a plateau at their tops) if one acts on a globule and not on a silicon tip, for example, by etching of a metal-solvent (gold), etc., see fig. .6.
Комбинируя образцы/процедуры, иллюстрированные на фиг.5 и фиг.6, можно изготовить ступенчатое кремниевое острие с маленьким плато на его вершине, см. фиг.7.By combining the samples / procedures illustrated in FIG. 5 and FIG. 6, a stepped silicon tip can be made with a small plateau at its apex, see FIG. 7.
Острия и системы острий, показанные на фиг.1-7, используют в соответствии с данным изобретением для изготовления различных приборов.The points and point systems shown in FIGS. 1-7 are used in accordance with this invention for the manufacture of various devices.
Одно из наиболее типичных, широких и важных примеров применений острийных структур, предлагаемых в настоящем изобретении, - полевая эмиссионная электроника.One of the most typical, wide and important examples of the applications of the tip structures of the present invention is field emission electronics.
В последние годы большие успехи были достигнуты в полевой эмиссии из углеродных нанотрубок. Однако эффективность полевых эмиттеров из нанотрубок сильно убывает, когда они расположены слишком плотно друг к другу, так что электрические поля на их вершинах сильно снижаются. Известно, что полевые эмиттеры действуют независимо друг от друга, если расстояния между ними сравнимы с их высотами.In recent years, great success has been achieved in field emission from carbon nanotubes. However, the efficiency of field emitters from nanotubes decreases greatly when they are too close to each other, so that the electric fields at their vertices are greatly reduced. It is known that field emitters act independently of each other if the distances between them are comparable to their heights.
Оптимальную конструкцию полевых эмиттеров, основанных на нанотрубках, можно реализовать, если скомбинировать системы регулярных кремниевых острий с ветвлением вискеров и с образованием “пучков” нанотрубок на их вершинах - такая “мульти-мульти-мульти” (М3) острийная структура показана на фиг.8. Подбирая расстояние между регулярньми кремниевыми базисными (“первичными”) вискерами возможно многократно увеличить токи полевой эмиссии с таких острийных структур.The optimal design of nanotube-based field emitters can be realized by combining systems of regular silicon tips with branching of whiskers and with the formation of “bundles” of nanotubes at their vertices — such a “multi-multi-multi” (M 3 ) tip structure is shown in FIG. 8. By choosing the distance between the regular silicon base (“primary”) whiskers, it is possible to multiply the field emission currents from such tip structures.
Существенного улучшения полевых эмиттеров можно достичь, если обеспечить одновременную эмиссию с множества эмиттеров. Это возможно, если разные эмиттеры имеют достаточно высокое сопротивление. В таком случае его можно рассматривать как “балластное сопротивление” в электрической цепи. Такая идея, запатентованная в [3], может быть релизована в острийной структуре М3 (см. фиг.8б).A significant improvement in field emitters can be achieved if simultaneous emission from multiple emitters is ensured. This is possible if different emitters have a sufficiently high resistance. In this case, it can be considered as “ballast resistance” in the electrical circuit. Such an idea, patented in [3], can be released in the tip structure of M 3 (see figb).
Ту же идею можно реализовать в острийной структуре, показанной на фиг.8а (структура типа М2), если последовательно с ней включить “макроскопический” резистор с высоким сопротивлением.The same idea can be realized in the tip structure shown in Fig. 8a (structure of type M 2 ) if a “macroscopic” resistor with high resistance is connected in series with it.
Процесс приготовления углеродных нанотрубок можно скомбинировать с процессом выращивания вискеров по механизму пар-жидкость-кристалл. Эта комбинация сводится к тому, что металл-растворитель, используемый для выращивания вискеров, можно использовать также как катализатор для образования нанотрубок.The process of preparing carbon nanotubes can be combined with the process of growing whiskers by the vapor-liquid-crystal mechanism. This combination boils down to the fact that the metal solvent used to grow whiskers can also be used as a catalyst for the formation of nanotubes.
Еще одно применение острийных структур типа нанотрубка на кремниевом вискере - это зонды для сканирующих приборов.Another application of tip structures such as a nanotube on a silicon whisker is probes for scanning devices.
Схема таких зондов показана на фиг. 9.A diagram of such probes is shown in FIG. 9.
В частности системы ступенчатых кремниевых острий с маленькими плато на их вершинах служат базисом для формирования углеродных нанотрубок, которые можно использовать как полевые мультикатоды.In particular, systems of stepped silicon tips with small plateaus at their peaks serve as the basis for the formation of carbon nanotubes, which can be used as field multicathodes.
Схема электродной структуры с полевыми эмиттерами, создаваемыми согласно данному изобретению, показана на фиг.8. Здесь ступенчатые кремниевые острия, обозначенные цифрой 3, используются как основа/держатель для осаждения углеродных нанотрубок, которые действуют как полевые эмиссионные источники электронов. Такие полевые источники электронов с углеродными нанотрубками более эффективны, чем эмиттерные источники на плоских поверхностях, описанные в [4], поскольку в данном случае эмиттеры действуют независимо друг от друга, если они удалены друг от друга на расстояния, сравнимые с их высотой.A diagram of the electrode structure with field emitters created according to this invention is shown in Fig. 8. Here, the stepped silicon tips, indicated by the
Зонды для СЗП - еще одно применение для острийных структур типа нанотрубки на кремниевых остриях.Probes for FFP are another application for tip structures such as nanotubes on silicon tips.
Схема таких зондов показана на фиг.9. Здесь малый размер площадки на вершине ступенчатого кремниевого острия, приведенного на фиг. 5, представляет собой преимущество, поскольку вероятность зарождения нанотрубок зависит от площади вершины острия, и чем меньше эта площадь, тем выше шанс иметь там единственную трубку, необходимую для СЗМ-зонда. В предельном случае диаметр нанотрубки можно свести к моноатомному ряду 7.A diagram of such probes is shown in FIG. Here, the small size of the pad at the top of the stepped silicon tip shown in FIG. 5 is an advantage, since the probability of nucleation of nanotubes depends on the tip tip area, and the smaller this area, the higher the chance of having the only tube needed for the SPM probe there. In the extreme case, the diameter of the nanotube can be reduced to a
Для других вариантов СЗМ-зондов также могут быть использованы ступенчатые кремниевые острия, изображенные на фиг.5 и 7.For other variants of SPM probes, stepped silicon tips depicted in FIGS. 5 and 7 can also be used.
В частности СЗМ-зонд, изображенный на фиг. 5, пригоден для приложений в полупроводниковой технологии, например, при исследовании профилей канавок субмикронной ширины [16]. Ультраострая вершина обеспечивает высокую разрешающую способность, а относительно толстое основание такого зонда - достаточную механическую стабильность против вибраций. Для таких случаев вискерные зонды особенно подходящи [11, 17].In particular, the SPM probe depicted in FIG. 5 is suitable for applications in semiconductor technology, for example, when studying profiles of grooves of submicron width [16]. The ultra-sharp peak provides high resolution, and the relatively thick base of such a probe provides sufficient mechanical stability against vibration. For such cases, whisker probes are especially suitable [11, 17].
Еще один пример применений острийной структуры, предлагаемой в настоящем изобретении, - это специальный зонд для исследований еще более узких (шириной менее 0,3 мкм) и относительно глубоких (глубиной более 4-5 мкм) канавок. Это типичная проблема полупроводниковой технологии - нынешней и ближайшего будущего. Проблема особенно усложняется, если канавки невертикальны. Для этой цели пригоден зонд, показанный на Фиг.10. Кантилевер для такого зонда изготовляется из композитной пластины, образованной кремнием, покрытым пленкой SiO2, и кремниевым слоем, ориентация которого отклоняется от плотно упакованной плоскости (111) на углы φ примерно на 15-25°. При таких относительно малых углах отклонения можно использовать традиционную технологию выращивания кремниевых вискеров по механизму пар-жидкость-кристалл (ПЖК), показанную на фиг.1 и подоробно описанную в [18, 19]. Способность кремниевых вискеров расти в направлении [111] позволяет изготовить такие зонды.Another example of the use of the tip structure proposed in the present invention is a special probe for investigating even narrower (less than 0.3 microns wide) and relatively deep (more than 4-5 microns deep) grooves. This is a typical problem of semiconductor technology - the present and the near future. The problem is especially complicated if the grooves are not vertical. The probe shown in FIG. 10 is suitable for this purpose. The cantilever for such a probe is made of a composite plate formed by silicon coated with a SiO 2 film and a silicon layer, the orientation of which deviates from the densely packed plane (111) by φ angles of about 15–25 °. At such relatively small deviation angles, one can use the traditional technology of growing silicon whiskers using the vapor-liquid-crystal (PLC) mechanism shown in Fig. 1 and described in detail in [18, 19]. The ability of silicon whiskers to grow in the [111] direction allows the manufacture of such probes.
Ступенчатые кремниевые острия с малым плато на вершинах, изображенные на фиг. 7, пригодны для изготовления зондов для магнитной силовой микроскопии (МСМ) и для электрической емкостной микроскопии (ЭЕМ).The stepped silicon tips with a small plateau at the peaks depicted in FIG. 7 are suitable for the manufacture of probes for magnetic force microscopy (MSM) and for electric capacitive microscopy (EEM).
Типичный размер плато составляет 100 нанометров в диаметре. Магнитную (Fe, Со, или Ni) пленку толщиной около 100 нанометров осаждают на это плато вакуумным испарением (фиг.11). Расчет показал, что разрешающая способность такого МСМ-зонда лучше 90 нанометров.A typical plateau size is 100 nanometers in diameter. A magnetic (Fe, Co, or Ni) film about 100 nanometers thick is deposited onto this plateau by vacuum evaporation (Fig. 11). The calculation showed that the resolution of such an MSM probe is better than 90 nanometers.
Магнитную частицу цилиндрической формы можно трансформировать в коническую посредством ионной бомбардировки.A cylindrical magnetic particle can be transformed into a conical one by means of ion bombardment.
Пример 1Example 1
Пучок ионов аргона или азота, ускоренных электростатическим полем 5 кВ, направляют вдоль оси зонда. Образуется коническая частица с углом при вершине 40-50°, как показано на фиг. 12. Такая коническая магнитная частица обеспечивает разрешающую способность около 50 нанометров. Расчет показал, что при такой конструкции вклад магнитной пленки, осадившейся на основание зонда, по крайней мере в 100 раз меньше, чем вклад конической частицы, осажденной на острие.A beam of argon or nitrogen ions accelerated by an electrostatic field of 5 kV is directed along the axis of the probe. A conical particle is formed with an apex angle of 40-50 °, as shown in FIG. 12. Such a conical magnetic particle provides a resolution of about 50 nanometers. The calculation showed that with this design, the contribution of the magnetic film deposited on the base of the probe is at least 100 times smaller than the contribution of a conical particle deposited on the tip.
Магнитная частица, приготовленная испарением и затем обработанная ионной бомбардировкой, обладает поликристаллической структурой, причем каждый домен, соответствующий отдельному кристаллическому зерну, имеет свое собственное (произвольное) направление вектора магнетизации. Для того чтобы улучшить (гомогенизировать) магнитные свойства этой частицы, ее подвергают монодоменизации путем выдерживания магнитного зонда в постоянном магнитном поле определенного направления.A magnetic particle prepared by evaporation and then processed by ion bombardment has a polycrystalline structure, with each domain corresponding to a separate crystalline grain having its own (arbitrary) direction of the magnetization vector. In order to improve (homogenize) the magnetic properties of this particle, it is subjected to monodomainization by keeping the magnetic probe in a constant magnetic field of a certain direction.
Примеры предшествующего уровня зондов для емкостной микроскопии приведены на фиг.13. Там острия зондов имеют полусферическую форму. Измеряемый параметр, электрическая емкость зависит от формы, радиуса кривизны и может изменяться от острия к острию. Кроме того, форма острия может изменяться в процессе измерений из-за его возможного контакта с исследуемой твердой поверхности.Examples of prior art probes for capacitive microscopy are shown in FIG. 13. There the tips of the probes are hemispherical in shape. The measured parameter, the electric capacitance depends on the shape, radius of curvature and can vary from tip to tip. In addition, the shape of the tip can change during the measurement due to its possible contact with the investigated solid surface.
В данном изобретении предлагается использовать в емкостной зондовой микроскопии кремниевый острийный зонд с плато на его вершине, изображенный на фиг.7. Такое острие покрывают пленкой диэлектрика, таких как пятиокись тантала Та2О5 (имеющей диэлектрическую постоянную 25 единиц по сравнению с 5 единицами у SiO2), TiO2 (100 единиц), SrТiO3 (250 единиц), ВаТiO3 (1500 единиц), см. фиг. 14. Это позволяет проводить измерения, не приводя острие в контакт с исследуемой поверхностью. Кроме того, плоская форма поверхности острия облегчает точные расчеты емкости и других, связанных с ней параметров.In the present invention, it is proposed to use a silicon tip probe with a plateau at its apex shown in Fig. 7 in capacitive probe microscopy. Such a tip is coated with a film of a dielectric such as tantalum pentoxide Ta 2 O 5 (having a dielectric constant of 25 units compared to 5 units of SiO 2 ), TiO 2 (100 units), SrТiO 3 (250 units), BaTiO 3 (1500 units) see fig. 14. This allows measurements to be made without bringing the tip into contact with the test surface. In addition, the flat shape of the tip surface facilitates accurate calculations of the capacitance and other related parameters.
Пример 2Example 2
На кремниевое острие с плато на вершине наносят напылением в вакууме тонкую пленку титана. Затем эту пленку окисляют в кислородсодержащей среде при высокой температуре.A thin film of titanium is applied to a silicon tip with a plateau on top. Then this film is oxidized in an oxygen-containing medium at high temperature.
Вискерные СЗМ-зонды позволяют решить проблемы исследований объектов, имеющих сложные формы (таких как биологические макромолекулы, твердые поверхности с грубым рельефом, с полостями произвольной формы и др.). Для исследований таких объектов может быть использован вискерный зонд, изображенный на фиг.15. Этот зонд состоит по меньшей мере из двух частей: нижней и верхней. Нижняя часть образована относительно толстым вискером, перпендикулярным монокристаллической кремниевой подложке, ориентированной вдоль плотно упакованной кристаллографической плоскости (111), так что он имеет ориентацию <111>. Верхняя часть образована другим, более узким по диаметру вискером, который растет в ином, также кристаллографическом направлении <111>, который образует кристаллографический угол 70°32' с осью нижней части. Угловые соотношения такого зонда иллюстрируются на фиг.15.Whisker SPM probes make it possible to solve the problems of investigating objects having complex shapes (such as biological macromolecules, solid surfaces with a rough relief, with cavities of arbitrary shape, etc.). For studies of such objects, a whisker probe depicted in FIG. 15 can be used. This probe consists of at least two parts: lower and upper. The lower part is formed by a relatively thick whisker perpendicular to the single crystal silicon substrate oriented along the densely packed crystallographic plane (111), so that it has an orientation of <111>. The upper part is formed by another, narrower in diameter whisker, which grows in a different, also crystallographic direction <111>, which forms a crystallographic angle of 70 ° 32 'with the axis of the lower part. The angular proportions of such a probe are illustrated in FIG.
Еще один вариант вискерных зондов предлагается для исследований химических составляющих веществ, например для картирования пространственного распределения химических сил, существующих на твердых поверхностях. Такая методика называется “химической силовой микроскопией” [12] и основана на различении химических связей посредством острийного зонда, изготовленного из определенного материала или покрытого определенным материалом. Существующие СЗМ-зонды, изготовленные из кремния или нитрида кремния, обладают слабой адгезионной способностью по отношению к покрытиям.Another option for whisker probes is proposed for studies of chemical constituents, for example, for mapping the spatial distribution of chemical forces existing on solid surfaces. Such a technique is called “chemical force microscopy” [12] and is based on distinguishing chemical bonds by means of a tip probe made of a specific material or coated with a specific material. Existing SPM probes made of silicon or silicon nitride have poor adhesion to coatings.
В настоящем изобретении предлагается использовать вискерные зонды, у которых вершины образованы глобулами, содержащими, кроме кремния, еще по меньшей мере один химический элемент.The present invention proposes the use of whisker probes, in which the vertices are formed by globules containing, in addition to silicon, at least one chemical element.
Такой зонд показан на фиг.16. Глобула содержит, кроме кремния, также металлический растворитель (золото в данном случае), который участвовал в росте вискера. К растворителю может быть добавлен другой металл, так что глобула будет содержать по меньшей мере три химических элемента, см. фиг.17. Эти металлы, содержащиеся в глобуле, обеспечивают хорошую к ней адгезию покрытий из других металлов.Such a probe is shown in FIG. The globule contains, in addition to silicon, also a metal solvent (gold in this case), which was involved in the growth of the whisker. Another metal may be added to the solvent, so that the globule will contain at least three chemical elements, see FIG. These metals contained in the globule provide good adhesion to coatings from other metals.
Пример 3Example 3
Вискер выращивают посредством смеси металлов золота и индия. Соответственно, затвердевшая на вершине зонда глобула содержит, кроме кремния, также кристаллиты золота и индия. Вискерный зонд для химической силовой микроскопии покрывают тонкой пленкой индия. Присутствие на поверхности затвердевшей глобулы кристаллитов индия усиливает адгезию этой пленки к зонду.The whisker is grown through a mixture of gold and indium metals. Accordingly, the globule hardened at the tip of the probe contains, in addition to silicon, also gold and indium crystallites. A whisker probe for chemical force microscopy is coated with a thin film of indium. The presence of indium crystallites on the surface of the hardened globule enhances the adhesion of this film to the probe.
Кроме того, на глобулу с покрытием или без него могут быть нанесены различные химические функциональные группы.In addition, various chemical functional groups can be applied to the globule with or without coating.
Пример 4Example 4
Возможность выращивать вискеры по механизму ПЖК представляет важное достижение микро- и наноэлектроники. Этот процесс позволяет осуществлять эпитаксиальное выращивание вискеров и управлять этим процессом. Однако необходимость при этом иметь подложку с определенной кристаллографической ориентацией представляет собой определенное ограничение этого процесса.The ability to grow whiskers by the mechanism of fatty acids is an important achievement of micro- and nanoelectronics. This process allows epitaxial cultivation of whiskers and manage this process. However, the need to have a substrate with a certain crystallographic orientation is a certain limitation of this process.
В настоящем изобретении предлагается подход, как решить данную проблему. Для этого в подложке с произвольной (например, аморфной) структурой создают глубокую полость (“колодец”), и на ее дно помещают каплю металлического растворителя (фиг. 20). Такую подложку устанавливают в химический реактор для выращивания вискеров. В этом процессе в капле растворителя возникают кристаллические зародыши. На начальной стадии все зародыши, кроме одного, образовавшегося на капле или близко к ее вершине, находятся в примерно одинаковых условиях. “Вершинный” зародыш имеет наиболее интенсивное питание. Кроме того, во время роста вискеров условия роста тех, которые имеют невертикальную компоненту, ухудшаются, соответственно, вискеры растут преимущественно вдоль “колодца”.The present invention proposes an approach to solve this problem. For this, a deep cavity (“well”) is created in the substrate with an arbitrary (for example, amorphous) structure, and a drop of metal solvent is placed on its bottom (Fig. 20). Such a substrate is mounted in a chemical reactor for growing whiskers. In this process, crystalline nuclei appear in a drop of solvent. At the initial stage, all embryos, except for one formed on a drop or close to its top, are in approximately the same conditions. The “apical” embryo has the most intense nutrition. In addition, during the growth of whiskers, the growth conditions of those that have a non-vertical component deteriorate, respectively, whiskers grow mainly along the “well”.
Кроме того, рост в селективном направлении может улучшиться, если “колодец” огранен в соответствии с направлением предпочтительного роста данного материала. Например, для вискеров кремния, которые кристаллизуются в алмазной решетке, “колодец” должен иметь сечение равносторонних треугольников или шестиугольников.In addition, growth in the selective direction can improve if the “well” is faceted in accordance with the direction of the preferred growth of this material. For example, for silicon whiskers that crystallize in a diamond lattice, the “well” should have a section of equilateral triangles or hexagons.
Пример 5Example 5
Согласно настоящему изобретению одна из версий для отслеживания СЗМ системы реализуется в конструкции кантилевера, предлагаемого на фиг. 21. Используя композитную пластину кремния на изоляторе (базовая пластинка кремния (100)/разделительный слой SiO2/пленка кремния (111)/разделительный слой SiO2/ пленка кремния (100) ), формируют левер (111); на этом левере выращивают кремниевый вискер, и из этого вискера формируют острийный зонд. Из кремниевой пленки (100) формируют плоский электрод, параллельный леверу. Промежуток между левером и этим электродом заполняют пластиковым материалом 6 (см. фиг. 21). Заполнение промежутка таким материалом позволяют поддерживать электромеханические параметры системы постоянными.According to the present invention, one of the versions for tracking the SPM system is implemented in the cantilever design of FIG. 21. Using plate composite silicon on insulator (silicon base plate (100) / SiO 2 spacer layer / silicon film (111) / SiO 2 spacer layer / silicon film (100)) is formed Lever (111); A silicon whisker is grown on this lever, and a tip probe is formed from this whisker. A silicon electrode (100) forms a flat electrode parallel to the lever. The gap between the lever and this electrode is filled with plastic material 6 (see Fig. 21). Filling the gap with such material allows maintaining the electromechanical parameters of the system constant.
Прикладывая к такой системе резонансные колебания, задается исходный режим, который соответствует определенному значению фактора качества этой резонансной системы. Фактор качества изменяется при взаимодействии зонда с исследуемой поверхностью. Это изменение служит параметром, который позволяет отслеживать смещение левера и, таким образом, формировать изображение исследуемой поверхности.Applying resonant oscillations to such a system, the initial mode is set, which corresponds to a certain value of the quality factor of this resonant system. The quality factor changes when the probe interacts with the test surface. This change serves as a parameter that allows you to track the displacement of the lever and, thus, to form an image of the investigated surface.
Пример 6Example 6
Наиболее яркий пример осуществления кантилевера с интегральной контрольной системой для индикации отклонений, для принудительной подачи/удаления левера по отношению к исследуемой поверхности и для возбуждения резонансных колебании с целью реализовать режим “таппинг моде” показан на фиг.22. Электрод 4, расположенный вдоль небольшого начального участка левера, имеет просвет по отношению к леверу, который заполнен пластиковым материалом подобно тому, как это имеет место в примере 5. Прикладывая к электроду 4 переменное напряжение с некоторой частотой электрического поля Е1 около 100 кГц между левером 3 и электродом 4, возможно возбудить резонансные модуляции левера без необходимости прикладывать механические колебания к держателю зонда (что представляет значительную помеху при исследованиях в жидкости, когда механические колебания возбуждают сильные вторичные - нежелательные! - моды колебаний в жидкой среде).The most striking example of the implementation of a cantilever with an integrated control system for indicating deviations, for the forced feeding / removal of a lever in relation to the surface under study, and for exciting resonance vibrations in order to implement the “tapping mode” mode is shown in Fig. 22. The
В рассмотренном примере электрод 2 содержит три способа для управления поведением левера: посредством электростатической системы Е2 для принудительных отклонений, системы Е3 для индикации отклонений путем измерения емкости между левером 3 и электродом 2, и системы E4 для подавления нерезонансных колебаний (например, вторичных колебаний, которые появляются при отрыве зонда от поверхности, причем контакт создается адгезионными силами). Последняя система (Е4) действует по следующему принципу. К леверу прикладывается постоянный электростатический заряд. Когда на девере появляются не резонансные колебания, соответствующий заряд наводится на электроде 2 с частотой указанных (начальных) колебаний. Наведенный заряд анализируется и прикладывается вновь к электроду 2, однако с противоположным знаком по отношению к наведенному заряду и с некоторым опережением по фазе. Это вызывает временную остановку колебаний, которые навели такой заряд.In the considered example,
Расстояние между левером и электродом 2 выбирается таким, чтобы электрические силы системы для индикации отклонений и для подавления нерезонансных колебаний были значительно ниже сил Ван-дер-Ваальса.The distance between the lever and the
Пример 7Example 7
Интеграция нескольких систем контроля в едином простом приборе, как это предлагается в настоящем изобретении, позволяет использовать такой прибор в режиме мультилеверного сканирования сильноогрубленных поверхностей (см. фиг.23а). Если использовать два или более леверов для ускорения скорости сканирования, возникает проблема: как координировать их действие, если один из них должен исследовать полость, а другой, расположенный на некотором макроскопическом расстоянии от него, исследовать холмик? В стандартном варианте одиночного левера проблема решается подачей/удалением держателя. Однако в случае мультилевера эту проблему можно решить специальной методикой. В настоящем изобретении для подачи/удаления левера используется принудительное электростатическое отклонение (E2).The integration of several control systems in a single simple device, as proposed in the present invention, allows the use of such a device in the multi-scan mode of very rough surfaces (see figa). If two or more levers are used to speed up the scanning speed, a problem arises: how to coordinate their action if one of them should examine the cavity and the other, located at a certain macroscopic distance from it, examine the mound? In the standard version of a single lever, the problem is solved by feeding / removing the holder. However, in the case of multilever this problem can be solved by a special technique. In the present invention, a forced electrostatic deflection (E 2 ) is used to feed / remove the lever.
Для того чтобы упростить приготовление мультилевера в данном изобретении рассматривается возможность расположения нескольких леверов вдоль одного и того же электрода контрольных систем (см. фиг.23б).In order to simplify the preparation of a multilever, this invention considers the possibility of arranging several levers along the same electrode of the control systems (see fig.23b).
Для того чтобы различать сигналы, поступающие к системам для индикации отклонений леверов, достаточно к парам “левер-электрод 2” прикладывать сигналы разных частот.In order to distinguish between the signals arriving at the systems for indicating the deviations of the levers, it is enough to apply signals of different frequencies to the pairs “Lever-
Для системы принудительной подачи/удаления, так же как и для системы подавления не резонансных (паразитных) колебаний, необходимо развязать леверы один от другого гальванически.For a forced feeding / removing system, as well as for a system for suppressing non-resonant (spurious) oscillations, it is necessary to decouple the levers from one another galvanically.
Для более прецизионного исследования морфологии поверхности настоящее исследование рассматривает возможность отслеживать вращательные моды вокруг продольной оси. С этой целью изготовляются леверы V-образной и П-образной форм. Если единственный электрод 2 на фиг.2 расположен вдоль каждого плеча такого левера (см. фиг.23с), возможно получить всю необходимую информацию.For a more precise study of surface morphology, this study considers the ability to track rotational modes around a longitudinal axis. For this purpose, V-shaped and U-shaped levers are manufactured. If the
Пример 8Example 8
Использование многослойной композитной пластинки типа кремния на изоляторе (КНИ), где левер изготавливается из кремниевого слоя, ориентированного вдоль плоскости (111), является наиболее типичньм методом изготовления мультилеверов. Структуры, показанные на фиг.23а,б, в изготовлены чередующимися процедурами фотолитографии и травления.The use of a multilayer composite plate such as silicon on an insulator (SOI), where the lever is made of a silicon layer oriented along the (111) plane, is the most typical method for manufacturing multilevers. The structures shown in figa, b, c are made by alternating procedures of photolithography and etching.
После того как эти структуры были изготовлены, на них были выращены вискеры, а из вискеров были созданы острия, как это было описано выше.After these structures were made, whiskers were grown on them, and points were created from whiskers, as described above.
Термины и синонимы, использованные в данном изобретении:Terms and synonyms used in this invention:
Острийная структура = подложка + острие;Point structure = substrate + point;
Острие = звенья + ступени;Point = links + steps;
Ступень = точка изменения угла = точка изменения любого геометрическою параметра острия;Step = point of change of angle = point of change of any geometrical parameter of the tip;
Точка ветвления = ступень, где острие двоится, троится, и т.д.Branch point = step where the tip doubles, triple, etc.
Источники информацииSources of information
1. C.A. Spindt et al. Physical properties of thin-film field emission cathodes with molybdenum cones. J. Appl. Phys., 47,5248-5263 (1976).1. C.A. Spindt et al. Physical properties of thin-film field emission cathodes with molybdenum cones. J. Appl. Phys., 47.5248-5263 (1976).
2. J. Browining, Field emission display development and testing, Proc. of the 8th Intern. Conf. on Vacuum Microelectronics (Portland, USA, 1995), pp. 1-8.2. J. Browining, Field emission display development and testing, Proc. of the 8 th Intern. Conf. on Vacuum Microelectronics (Portland, USA, 1995), pp. 1-8.
3. E.I. Givargizov et al. Field Emission Cathode and a Device Based Thereon, US Pat. 5,825,122 (1998); European Patent Application, WO 96/03762.3. E.I. Givargizov et al. Field Emission Cathode and a Device Based Thereon, US Pat. 5,825,122 (1998); European Patent Application, WO 96/03762.
4. W. A. de Heer et al. Electron source and application of the same, European Patent Appl. WO 9642101, Int. Cl. H 01 J - 03/02 (1996).4. W. A. de Heer et al. Electron source and application of the same, European Patent Appl. WO 9642101, Int. Cl. H 01 J - 03/02 (1996).
5. J. H-Hafner et al. Growth of nanotubes for probe microscopy lips. Nature 398, 761-762(1999).5. J. H-Hafner et al. Growth of nanotubes for probe microscopy lips. Nature 398, 761-762 (1999).
6. P. Grutter et al. Batch fabricated sensors for magnetic force microscopy, Appl. Phys. Lett 57.1820-1822 (1990).6. P. Grutter et al. Batch fabricated sensors for magnetic force microscopy, Appl. Phys. Lett 57.1820-1822 (1990).
7. P. Linenenbach, U. Memmert, J. Schelten and U. Hartmann, Fabrication and characterization of advanced probes for magnetic force microscopy, Appl. Surf. Sci., 144-145,492-496(1999).7. P. Linenenbach, U. Memmert, J. Schelten and U. Hartmann, Fabrication and characterization of advanced probes for magnetic force microscopy, Appl. Surf Sci., 144-145,492-496 (1999).
8. L. Abelman et al. Analysis of the limit of resolution in magnetic force microscopy using EBID lips, a paper presented to Intern. STM Conf., Seoul, Korea, 1999, Ext Abstr., pp. 477-478.8. L. Abelman et al. Analysis of the limit of resolution in magnetic force microscopy using EBID lips, a paper presented to Intern. STM Conf., Seoul, Korea, 1999, Ext Abstr., Pp. 477-478.
9. D.W. Abraham et al. Lateral dopant profiling in semiconductors by jorce microscopy using capacitive detection. J. Vac. Sci. Technol., B9, 703-706 (1991).9. D.W. Abraham et al. Lateral dopant profiling in semiconductors by jorce microscopy using capacitive detection. J. Vac. Sci. Technol., B9, 703-706 (1991).
10. Y. Huang et al. Quantitative two-dimensional dopant profiling of abrupt dopant profiles by cross-sectional scanning capacitance microscopy, J. Vac. Sci. Technol. A14, 1168-1171 (1996).10. Y. Huang et al. Quantitative two-dimensional dopant profiling of abrupt dopant profiles by cross-sectional scanning capacitance microscopy, J. Vac. Sci. Technol. A14, 1168-1171 (1996).
11. E.I.Givargizov et al. Cantilever with whisker-grown probe and method for producing thereof, European Patent Appl. WO 99/58925, Int Cl. G 01B 7/34 (1999).11. E.I. Givargizov et al. Cantilever with whisker-grown probe and method for producing therefore, European Patent Appl. WO 99/58925, Int Cl.
12. C.D. Frisbie et al. Functional group imaging by chemical force microscopy, Science, 265,2071-2074 (1994).12. C.D. Frisbie et al. Functional group imaging by chemical force microscopy, Science, 265,2071-2074 (1994).
13. V. A. Bykov and S. A. Saunin, New devices and possibilities in scanning probe microscopy, in: Proc. Russian 1999 Conf. on SPM, Nizhnii Novgorod, March 1999, pp. 132-133 (in Russian).13. V. A. Bykov and S. A. Saunin, New devices and possibilities in scanning probe microscopy, in: Proc. Russian 1999 Conf. on SPM, Nizhnii Novgorod, March 1999, pp. 132-133 (in Russian).
14. S. Ch. Minne, C.F. Quate, S. Manalis, Cantilever for scanning probe microscope including piezoelectric element and method of using the same, US Pat. 5742377. Cl. 355/71 (1998).14. S. Ch. Minne, C.F. Quate, S. Manalis, Cantilever for scanning probe microscope including piezoelectric element and method of using the same, US Pat. 5742377. Cl. 355/71 (1998).
15. V.V. Dremov and S. P. Molchanov, An alternative working mode of SPM at surface investigations, in: Proc. Russian 1999 Conf. on SPM, Nizhnii Novgorod, March 1999, pp. 404-410 (in Russian).15. V.V. Dremov and S. P. Molchanov, An alternative working mode of SPM at surface investigations, in: Proc. Russian 1999 Conf. on SPM, Nizhnii Novgorod, March 1999, pp. 404-410 (in Russian).
16. K.L. Lee et al, Submicron Si trench profiling with an electron-beam fabricated atomic force microscope tip, J. Vac. Sci. Technol., B9, 3552-3568 (191).16. K.L. Lee et al, Submicron Si trench profiling with an electron-beam fabricated atomic force microscope tip, J. Vac. Sci. Technol., B9, 3552-3568 (191).
17. E-I. Givargizov et al, WJusker probes, Ultramicroscopy 82, 57-61 (2000).17. E-I. Givargizov et al, WJusker probes,
18. E.I. Givargizov, Ultrasharp tips for field emission applications prepared by the vapor-liquid-solid growth technique, J. Vac. Sci. Technol., B11, 449-453 (1993).18. E.I. Givargizov, Ultrasharp tips for field emission applications prepared by the vapor-liquid-solid growth technique, J. Vac. Sci. Technol., B11, 449-453 (1993).
19. E.I. Givargizov, Method and apparatus for growing oriented whisker arrays. European Patent Application WO 97/37064, Int. Cl. C 30B 11/12 (1997).19. E.I. Givargizov, Method and apparatus for growing oriented whisker arrays. European Patent Application WO 97/37064, Int. Cl. C 30B 11/12 (1997).
Claims (74)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001135713/28A RU2240623C2 (en) | 1999-05-31 | 2000-05-31 | Point structures, devices built around them, and their manufacturing methods |
Applications Claiming Priority (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99111382/28A RU99111382A (en) | 1999-05-31 | DOUBLE ACUTE STRUCTURE WITH NANOTUBES, ELECTRONIC DEVICES ON ITS BASIS AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE | |
| RU99111432 | 1999-05-31 | ||
| RU99111432/28A RU99111432A (en) | 1999-05-31 | MULTILEVER FOR SCANNING INSTRUMENT, METHOD FOR ITS CREATION AND DEVICE ON ITS BASIS | |
| RU99111382 | 1999-05-31 | ||
| RU2000107025 | 2000-03-23 | ||
| RU2000107026/09A RU2000107026A (en) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | VISKER MICROProbe FOR CAPACITIVE MEASUREMENTS AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE |
| RU2000107026 | 2000-03-23 | ||
| RU2001135713/28A RU2240623C2 (en) | 1999-05-31 | 2000-05-31 | Point structures, devices built around them, and their manufacturing methods |
| RUPCT/RU00/00209 | 2000-05-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001135713A RU2001135713A (en) | 2003-11-20 |
| RU2240623C2 true RU2240623C2 (en) | 2004-11-20 |
Family
ID=34317615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001135713/28A RU2240623C2 (en) | 1999-05-31 | 2000-05-31 | Point structures, devices built around them, and their manufacturing methods |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2240623C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005119697A1 (en) * | 2004-05-31 | 2005-12-15 | Givargizov Michail Evgen Evich | Tip structure for scanning devices, method of its preparation and devices thereon |
| US8089211B2 (en) | 2006-05-31 | 2012-01-03 | Panasonic Corporation | Plasma display panel and method for manufacturing the same |
| RU2521610C2 (en) * | 2012-06-18 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Method of mdm-cathode manufacturing |
| RU2610040C1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-02-07 | Общество с ограниченной ответственностью "ТопСкан" (ООО "ТопСкан") | Monocrystalline metal probe for scanning devices |
| RU2653026C1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-05-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Method of point-like silicate thread crystals growing |
-
2000
- 2000-05-31 RU RU2001135713/28A patent/RU2240623C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005119697A1 (en) * | 2004-05-31 | 2005-12-15 | Givargizov Michail Evgen Evich | Tip structure for scanning devices, method of its preparation and devices thereon |
| US8089211B2 (en) | 2006-05-31 | 2012-01-03 | Panasonic Corporation | Plasma display panel and method for manufacturing the same |
| RU2521610C2 (en) * | 2012-06-18 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Method of mdm-cathode manufacturing |
| RU2610040C1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-02-07 | Общество с ограниченной ответственностью "ТопСкан" (ООО "ТопСкан") | Monocrystalline metal probe for scanning devices |
| RU2653026C1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-05-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Method of point-like silicate thread crystals growing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7161148B1 (en) | Tip structures, devices on their basis, and methods for their preparation | |
| US6346189B1 (en) | Carbon nanotube structures made using catalyst islands | |
| US7082683B2 (en) | Method for attaching rod-shaped nano structure to probe holder | |
| US7442926B2 (en) | Nano tip and fabrication method of the same | |
| CN1330800C (en) | Acicular silicon crystal and process for producing the same | |
| KR100307310B1 (en) | Manufacturing method for nano-size diamond whisker | |
| EP1578599A1 (en) | Method for synthesizing nanoscale structures in defined locations | |
| US20130043213A1 (en) | Method for producing single-crystal diamond movable structure | |
| JPH02186203A (en) | Electronic probe | |
| JP2006189441A (en) | Probe with field-effect transistor-channel structure for probe scanning microscope and its manufacturing method | |
| CN1599939B (en) | Microstructures | |
| US20030059968A1 (en) | Method of producing field emission display | |
| KR101224785B1 (en) | Method for Producing Nanowire Using Porous Glass Template and Method for Producing Multi-Probe | |
| RU2240623C2 (en) | Point structures, devices built around them, and their manufacturing methods | |
| JP3502804B2 (en) | Method for growing carbon nanotubes and method for manufacturing electron gun and probe using the same | |
| CN100503883C (en) | Diamond cone and its making process | |
| JP2005111583A (en) | Method of manufacturing structure of nanometer scale | |
| KR100682922B1 (en) | Carbon nanotubes fabricating method using focused ion beam | |
| JP2001021478A (en) | Probe for scanning probe microscope, its manufacture, and image drawing device | |
| CN102241390B (en) | Method for preparing suspended nano-structure | |
| KR100617470B1 (en) | AFM cantilever having a carbon nanotube transistor and method for manufacturing the same | |
| PETRÁČEK | Observation of Cu-phthalocyanine single molecules and islands deposited on gold and highly-oriented pyrolytic graphite substrates | |
| KR20040040575A (en) | Scanning probe microscopy tip using carbon nanotube with vertical growth and its method | |
| Yenilmez | Controlled growth and applications of carbon nanotube tips for scanning probe microscopy | |
| Attachment | Correlating AFM Probe Morphology to Image Resolution for Single Wall Carbon Nanotube Tips |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050601 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20140221 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140601 |